劍指Offer——JVM 基礎知識點儲備

@TOC

一、前言

應聘后端開發崗位面試過程中，有關JVM的問題必不可少，此篇博文主要梳理有關JVM工作原理、收集器有關內容。

二、java 內存與內存溢出

2.1 JVM 分區及作用

程序計數器（線程私有）

當前線程執行字節碼的信號指示器。（每個線程都會在程序計數器中存儲其指令，從而實現線程切換后恢復到正確的執行位置）

虛擬機棧（棧，線程私有）

每個方法執行（開始到結束就是這個方法的生命周期）都會創建一個棧幀，棧幀存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。

（棧內存）為虛擬機執行java方法服務：方法被調用時創建棧幀–>局部變量表–>局部變量–>對象引用

如果線程請求的棧深度超出了虛擬機所允許的深度，就會出現StackOverFlowError. -Xss規定了棧的最大空間;

虛擬機棧可以動態擴展，如果擴展到無法申請到足夠的內存，會出現OOM（OutOfMemoryError）

而我們最常用的就是局部變量表，局部變量表包括如下內容：

基本數據類型: boolean byte char short int float long double

注意基本類型的包裝類型：Boolean、Byte、Character、Short、Integer、Float、Long、Double

對象引用類型：類、接口、數組 （不是對象本身，可能是一個指向對象起始地址的引用指針）

問題：包裝類型是放在棧中么：String Interget（看包裝類型是怎么用的：若直接定義則內容在常量池中，若new一個對象則在堆中。）

本地方法棧 。與虛擬機實現的功能非常相似，不同之處在于虛擬機執行java方法（字節碼）服務，而本地方法棧執行Native 方法服務（非java方法寫的）。

java 堆。（線程共享） 虛擬機啟動時創建，此內存區域的唯一目的就是存放對象實例，對象在失去引用，就會被java虛擬機回收。

被所有線程共享，在java虛擬機啟動時創建，幾乎所有的對象實例都存放到堆中；

GC管理的主要區域；

物理上不連續，邏輯上連續，并可以動態擴展，無法擴展時拋出OutOfMemoryError；

方法區（線程共享）（虛擬機把方法區叫做永久代）。

用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即編譯器編譯后的代碼等數據。

注意??：特別注意靜態變量static修飾的變量在方法區。

直接內存（了解即可）

不是虛擬機運行時數據區的一部分。是native函數直接分配的堆外內存，這樣避免了java堆和native堆來回復制數據。

三、垃圾收集器與內存分配策略

3.1 jvm垃圾處理方法（標記清除、復制、標記整理）

標記—清除算法

標記階段：先通過根節點，標記所有從根節點開始的對象，未被標記的視為垃圾對象；

清除階段：清除所有未被標記的對象。

復制算法

將原有的內存空間分成兩塊，每次只使用其中一塊，在垃圾回收時，將正在使用的內存中存活對象復制到未使用的內存塊中，然后清除正在使用的內存塊中所有對象。

標記—整理算法

若對象存活率比較高，就要進行多次復制，效率比較低。

標記階段：先通過根節點，標記所有從根節點開始的可達對象，未被標記的視為垃圾對象。

整理階段：將所有的存活對象壓縮到內存的一端（或向一端移動），之后清理邊界所有的空間。

分代收集算法

只是根據對象存活周期的不同將內存劃分為幾塊。一般把java堆分為新生代和老年代。

新生代大量對象死亡，只有少數對象存活，采用復制算法；

老年代對象存活率高，沒有額外空間對它進行分配，故采用標記-清除或標記-整理算法。

三種算法的比較：

效率：復制算法 > 標記-整理算法 > 標記-清除算法（此處的效率只是簡單的對比時間復雜度）

內存整理度：復制算法 = 標記-整理算法 》標記-清除算法

內存利用率：標記-整理算法 = 標記-清除算法 》復制算法

3.2 JVM如何GC？新生代，老年代，持久代，都存儲哪些東西，以及各個區的作用？

大多數新生的對象在Eden區分配，當Eden區沒有足夠空間進行分配時，虛擬機就會進行一次Minor GC。(Survivor是兩個)

1. 新生代

在方法中new一個對象，方法調用完畢后，對象就會被回收，這就是一個典型的新生代對象。（新生對象在eden區經歷過一次minorGC并且被Survivor容納的話，對象年齡為1，每一次熬過MinorGc 年齡就會加1，直到15，就會晉升到老年。）

注意動態對象的判定：Survivor空間中相同年齡的對象大小總和大于Survivo空間的一半，大于或等于該年齡的對象就可以直接進入老年代。

老年代

在新生代中經歷了N次垃圾回收后仍然存活的對象，就會被放到老年代中，而且大對象（占用大量連續內存空間的java對象如很長的字符串及數組）直接進入老年代。

當survivor空間不夠用時，需要依賴老年代進行分配擔保。

3.3 GC 引用可達性分析算法中 GCRoots 對象

java虛擬機棧中的對象（引用對象）；

方法區中的靜態成員；

方法區中的常量引用對象；

本地方法區中的JNI（Native方法）引用對象 ；

3.4 MinorGC、FullGC時機

1. MinorGC(新生代GC)

當Eden區沒有足夠空間進行分配時，虛擬機就會進行一次Minor GC。

新生代中的垃圾收集動作，采用的是復制算法；

對于較大的對象（很長的字符串、數據、集合），在Minor GC的時候可以直接進入老年代。

2. FullGC(老年代GC)

Full GC 是發生在老年代的垃圾收集動作，采用的是標記-清除/整理算法；

由于老年代的對象幾乎都是在survivor區熬過來的，不會那么容易死掉，因此Full GC發生的次數不會像MInor GC那么頻繁，Full GC清理時間是Minor GC的10倍。

3.5 各垃圾回收器工作原理

是一個單線程收集器，它“單線程”的意義并不僅僅說明它只會使用一個cpu或一條線程去完成垃圾回收工作。而是在收集垃圾時，暫停其他的工作線程。

新生代采用復制算法，stop-the-world（消除或者減少工作線程因內存回收而導致停頓）。

老年代采用標記–整理算法。

簡單高效，client模式下默認的新生代收集器。

ParNew收集器是Serial收集器的多線程版本；

新生代采用復制算法，stop-the-world；

老年代采用標記–整理算法；

它是運行在server模式下首選新生代收集器；

除了serial收集器之外，只能它能和cms收集器配合工作。

類似ParNew，但是更加關注吞吐量。目標是：達到一個可控制吞吐量的收集器；

停頓時間和吞吐量不可能同時調優。我們一方面希望停頓時間少，另一方面希望吞吐量高，其實這是矛盾的。

因為：在GC的時候，垃圾回收的工作量是不變的，如果停頓時間減少，那頻率就會提高；既然頻率提高了，說明就會頻繁的進行GC,那吞吐量就會減少，性能就會降低。

是當今收集器發展的最前沿成果之一，對垃圾回收進行劃分優先級的操作，這種有優先級的區域回收方法保證了它的高效率；

最大的優點是結合了空間整合，不會產生大量的碎片，也降低了進行GC的頻率；

讓使用者明確指定停頓的時間。

一種以獲得最短回收停頓時間為目標的收集器，適用于互聯網網站或者B/S系統的服務器上；

初始化標記（stop-the-world）：根可以直接關聯到的對象；

并發標記（和用戶線程一起）：主要標記過程，標記全部對象；

重新標記（stop-the-world）：由于并發標記時，用戶線程依然運行，因此在正式清理前，再做修正；

并發清除（和用戶線程一起）：基于標記結果，直接清理對象。

注意：CMS有三個致命的問題：

cpu資源占用；

浮動的垃圾無法清除；

內存碎片；

3.6 java 引用類型

Java有四種引用類型：

強引用：通過new產生的對象都是強引用。

軟引用：一些還有用但不是必須的對象可以使用軟引用。比如創建一個軟引用數組，這個數組存放了100多個學生對象的信息。內存比較空閑的時候這些對象和強引用沒有區別，但內存緊張的時候就會被GC回收。（這就是GC的判定條件）

應用軟引用的好處：java在內存不足時，程序不會崩潰；

弱引用：描述非必須對象的（比軟引用更弱），當GC工作時，無論內存是否緊張都會回收掉；當某個對象是偶爾使用，并且在使用時隨時能獲取，又不想影響垃圾的回收，可以考慮應用這個。

虛引用：無法通過虛引用來獲取對一個對象的真實引用。唯一的用處：能在對象被GC時收到系統通知，JAVA中用PhantomReference來實現虛引用。

Java JVM

版權聲明：本文內容由網絡用戶投稿，版權歸原作者所有，本站不擁有其著作權，亦不承擔相應法律責任。如果您發現本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內容，請聯系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網站將在24小時內刪除侵權內容。

版權聲明：本文內容由網絡用戶投稿，版權歸原作者所有，本站不擁有其著作權，亦不承擔相應法律責任。如果您發現本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內容，請聯系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網站將在24小時內刪除侵權內容。