JVM (java虚拟机)

参考文献：

Java 虚拟机（JVM ）- 内存与垃圾回收篇概述哔哩哔哩bilibili

Java开发必须掌握的线上问题排查命令-HollisChuang's Blog

JVM

JVM：java虚拟机，执行JAVA字节码的虚拟计算机。

是否遇到过这些问题？

- 运行着的线上系统突然卡死，系统无法访问，甚至直接OOM
- JVM GC问题
- JVM参数

所有java程序都运行在JVM上

JVM特点

• 代码一次编译，到处运行(字节码)

• 自动内存管理

• 自动垃圾回收功能

• 一个JAVA程序进程对应一个JVM

• JVM允许一个应用有多个线程并行的执行
  

JVM的整体结构

jvm整体架构图文详解等待、的博客-CSDN博客jvm架构

堆 heap

对进程独立，对线程为共享

栈存放对象、指针，而堆空间存放实例

• 对象、指针 指向堆中存放的实例。

• 对象出栈时，堆中对应的内容不会回收；而是新的实例进入堆且堆放不下时，发生GC时，才进行回收。

• GC的本质是：回收已经出栈了的对象或指针的实例。

基于分代收集理论设计，堆空间分为：

逻辑上分为：新生区+养老区+元空间（方法区）

实际上的堆(heap)分为：新生区+养老区

新生区具体细分为：

Eden + Survivor1 或 Survivor2 （Survivor1与Survivor2只有一个存放信息）

Eden + from 或 to

各区域的默认比例与设置参数

默认情况下：

新生区 ： 养老区 = 1/3：2/3

Eden ：S1 ：S2 = 8/10：1/10：1/10

堆空间大小的设置

这里实际上指 新生区 + 养老区

-Xms：用于表示堆区的起始内存 （-X：是jvm的运行参数；ms：是memory start）

-Xmx：用于表示堆区的最大内存 （mx：是memory maximum）

• 堆空间，默认单位为kb，但后面可以接k、m、G作为单位，如：-Xms 6144k；-Xms 6m；

• 不设置堆空间大小时，默认初始内存大小为：主机内存/64，最大内存大小为：主机内存/4

• 开发中建议将-Xms与-Xmx设置为一样，原因为：-Xms与-Xmx不一致时，内存不足时会进行扩容，内存充裕时会进行缩容，造成系统资源的不必要损耗。

• 一旦堆区中的内存大小超过 '-Xmx'，将会抛出OOM（outofmemory）

查看堆使用率

（一）方法一
# 获取pid
jps
jstat -gc pid

（二）方法二
# 添加参数
-XX：+PrintGCtails

实例分配的过程与回收过程

（1）新对象申请
（2）Eden判断是否放得下
 Eden放得下，将新对象分配到Eden
 Eden放不下，发生一次YGC，YGC后再进行判断Eden是否放得下
 Eden放得下，将新对象分配到Eden
 超大对象，Eden放不下，判断Old是否放得下
 Old放得下，将新对象分配到Old
 Old放不下，发生一次FGC，FGC后再进行判断Old是否放得下
 Old放得下，将对象分配到Old
 Old放不下，发生outofmemory（OOM）

YGC的动作：
（1）YGC时，回收Eden与Servivor中没有对象的实例
 剩余的实例存放到空的S0/S1中，这种情况是S0/S1空间足够
 这个时候会判断对象是否age>阈值（默认15），是则直接放到养老区
 S0/S1空间不足时，将实例放到养老区

FGC的动作：
（1）YGC时，回收Old中没有对象的实例



## 特别需要注意的：
（1）发生GC时，会导致用户线程（作业线程）暂停。
（2）实例每在新生区移动一次，age+1

MinorGC、MajorGC、FullGC的区别

GC按照回收区域分为两大种类型：

（1）部分收集（Partial GC）

（2）整堆收集（Full GC）

• MinorGC == Young GC，新生区收集，只针对Eden、S0、S1

• MajorGC == Old GC，养生区收集，只针对Old

• Full GC，整堆收集，收集整个java堆和方法区的垃圾收集

新生区GC触发机制与特性

• 触发机制：Eden空间不足，触发YGC

• Minor GC触发很频繁，回收速度也较快

• GC会引发STW，暂停用户线程（作业线程），等垃圾回收结束，用户线程才恢复运行

养生区触发机制与特性

特别的：目前，只有CMS收集器会有单独收集老年代的行为。其他收集器均无此行为。

• 触发机制：Old空间不足，触发MajorGC（Old GC）

Full GC触发机制与特性

对整堆（新生代，养生代）和方法区的垃圾收集。

触发机制：

• 调用system.gc()，系统建议执行Full GC，但是不一定会执行；

• 养生代空间不足；

• 方法区空间不足；

• 通过Minor GC后进入养生代的实例大于养生代的可用内存

• S0/S1复制时，Survivor区空间不足，将实例转存到养生代，但实例大于养生代的可用内存
  

总结

• Minor GC是清理新生代，但Survivor区满时不会触发；

• Major GC是清理养生代；

• Full GC是清理整个堆和方法区，包括新生代，养生代，方法区。

JAVA堆分代思想

• 分代的唯一理由就是优化GC性能。

• 若不进行分代，则每次GC都需要堆所有区域进行扫描。

内存分配策略

• 优先分配到Eden

• 大对象直接分配到养生区

• 长期存活的对象分配到养生区

TLAB (给每个线程单独分配的缓冲区，私有)

thread local allocation buffer

优势：提高对象的创建效率

为什么有TLAB

• 堆区是线程共享区域，任何线程都可以访问到堆区中的共享数据

• 由于对象实例的创建在JVM中非常频繁，因此在并发环境下从堆区中划分内存空间是线程不安全的

• 为避免多个线程操作同一地址，需要使用加锁等机制，进而影响分配速度。

• 所以进入TLAB机制！！！
  

什么是TLAB

• 对Eden区域继续进行划分，JVM为每个线程分配了一个私有缓存区域。

• 一旦对象在TLAB空间分配内存失败时（实例过大，或TLAB写满等），JVM就会尝试通过使用加锁机制确保数据操作的原子性，从而直接在Eden空间中分配内存

• TLAB默认开启

• 默认下TLAB空间非常小，仅占整个Eden空间的1%

参数：

# TLAB的开与关
-XX:+UseTLAB
-XX:-UseTLAB

# 设置TLAB空间所占用Eden空间的百分比大小
-XX:TLABWasteTargetPercent=1

堆空间的参数设置

-Xms10m
设置堆最小值为10M

-Xmx10m
设置堆最大值为10M

-XX:SurvivorRatio=8
年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：8，表示Eden：Survivor=8：1，一个Survivor区占整个年轻代的1/10

-XX:NewRatio=3
设置年轻代(EC+S0C+S1C)和年老代(OC)的比值。如:为3，表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4（jdk1.8，默认2）

-XX:+PrintGCDetails
打印GC的具体信息


-XX:loggc:D:/a.log
将jvm的日志存储到指定文件

#参考链接
https://www.jianshu.com/p/bcdae3c80c1d