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? ?你的關(guān)注意義重大!

• 請(qǐng)你談?wù)勀銓?duì)JVM的理解？

• JVM類加載器是怎么樣的？有幾種？

• 什么是OOM，什么是StackOverFlowError? 怎么分析？

• JVM常用調(diào)優(yōu)參數(shù)有哪寫(xiě)？

• GC有幾種算法？分別是怎么執(zhí)行的？

• 你知道JProfiler嗎，怎么分析Dump文件？

1、什么是JVM？在哪？?

• JVM本質(zhì)上是一個(gè)程序，它能識(shí)別.class?字節(jié)碼文件（里面存放的是我們對(duì).java編譯后產(chǎn)生的二進(jìn)制代碼），并且能夠解析它的指令，最終調(diào)用操作系統(tǒng)上的函數(shù)，完成我們想要的操作！

  
  

• 關(guān)于Java語(yǔ)言的跨平臺(tái)性，就是因?yàn)镴VM，我們可以將其想象為一個(gè)抽象層，只要這個(gè)抽象層JVM正確執(zhí)行了.class文件，就能運(yùn)行在各種操作系統(tǒng)之上了！這就是一次編譯，多次運(yùn)行

  
  

• JVM是運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的,它與硬件沒(méi)有直接的交互

2、JVM、JRE、JDK 的關(guān)系?

JDK = JRE + javac/java/jar 等指令工具

JRE = JVM + Java基本類庫(kù)

3、JVM體系結(jié)構(gòu)?

• ?類裝載器子系統(tǒng)

• 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

• 執(zhí)行引擎

• 本地方法接口

• 垃圾收集模塊

????

• ?
  

• 方法區(qū)是一種特殊的堆

• 棧里面不會(huì)有垃圾，用完就彈出了，否則阻塞了main方法

• 垃圾幾乎都在堆里，所以JVM性能調(diào)優(yōu)%99都針對(duì)于堆

4、三種JVM（了解）?

5、類加載器??

1、回顧new對(duì)象的過(guò)程

public?class?Student?{
????//私有屬性
????private?String?name;

????//構(gòu)造方法
????public?Student(String?name)?{
????????this.name?=?name;
????}
}

//運(yùn)行時(shí),JVM將Test的信息放入方法區(qū)
public?class?Test{
????//main方法本身放入方法區(qū)
??public?static?void?main(String[]?args){
????????//s1、s2、s3為不同對(duì)象
????????Student?s1?=?new?Student("zsr");??//引用放在棧里，具體的實(shí)例放在堆里
????????Student?s2?=?new?Student("gcc");
????????Student?s3?=?new?Student("BareTH");
????????System.out.println(s1.hashCode());
????????System.out.println(s2.hashCode());
????????System.out.println(s3.hashCode());
????????//class1、class2、class3為同一個(gè)對(duì)象
????????Class?class1?=?s1.getClass();
????????Class?class2?=?s2.getClass();
????????Class?class3?=?s3.getClass();
????????System.out.println(class1.hashCode());
????????System.out.println(class2.hashCode());
????????System.out.println(class3.hashCode());
????}
}

• ?s1、s2、s3的hashcode是不同的，因?yàn)槭侨齻€(gè)不同的對(duì)象，對(duì)象是具體的

  
  

  
  

• class1、class2、class3的hashcode是相同的，因?yàn)檫@是類模板，模板是抽象的
  

????

1. 首先Class Loader讀取字節(jié)碼.class文件，加載初始化生成Student模板類

   
   

2. 通過(guò)Student模板類new出三個(gè)對(duì)象

?
那么Class Loader具體是怎么執(zhí)行我們的.class字節(jié)碼文件呢，這就引出了我們類加載器~

2、類加載器的類別

我們編寫(xiě)這樣一個(gè)程序

1. ?c++編寫(xiě)，加載java核心庫(kù)?java.*,構(gòu)造拓展類加載器和應(yīng)用程序加載器。

2. 根加載器加載拓展類加載器，并且將拓展類加載器的父加載器設(shè)置為根加載器，

3. 然后再加載應(yīng)用程序加載器，應(yīng)將應(yīng)用程序加載器的父加載器設(shè)置為拓展類加載器

4. 由于引導(dǎo)類加載器涉及到虛擬機(jī)本地實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，我們無(wú)法直接獲取到啟動(dòng)類加載器的引用；這就是上面那個(gè)程序我們第三個(gè)結(jié)果為null的原因。

5. 加載文件存在位置

   
   

   
   

1. java編寫(xiě)，加載擴(kuò)展庫(kù)，開(kāi)發(fā)者可以直接使用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類加載器。

2. java9之前為ExtClassloader，Java9以后改名為PlatformClassLoader

3. ? ??加載文件存在位置

?

????2. 是Java默認(rèn)的類加載器

6、雙親委派機(jī)制?

1、什么是雙親委派機(jī)制

• ?類加載器收到類加載的請(qǐng)求

  
  

• 將這個(gè)請(qǐng)求向上委托給父類加載器去完成，一直向上委托，直到根加載器BootstrapClassLoader

  
  

• 根加載器檢查是否能夠加載當(dāng)前類，能加載就結(jié)束，使用當(dāng)前的加載器；否則就拋出異常，通知子加載器進(jìn)行加載；自加載器重復(fù)該步驟。
  

????

2、作用

舉個(gè)例子：我們重寫(xiě)以下java.lang包下的String類

1.? 防止重復(fù)加載同一個(gè).class。通過(guò)不斷委托父加載器直到根加載器，如果父加載器加載過(guò)了，就不用再加載一遍。保證數(shù)據(jù)安全。




2. 保證系統(tǒng)核心.class，如上述的String類不能被篡改。通過(guò)委托方式，不會(huì)去篡改核心.class，即使篡改也不會(huì)去加載，即使加載也不會(huì)是同一個(gè).class對(duì)象了。不同的加載器加載同一個(gè).class也不是同一個(gè)class對(duì)象。這樣保證了class執(zhí)行安全。

7、沙箱安全機(jī)制?

什么是沙箱？

1. 沙箱是一個(gè)限制程序運(yùn)行的環(huán)境。沙箱機(jī)制就是將 Java 代碼限定在虛擬機(jī)(JVM)特定的運(yùn)行范圍中，并且嚴(yán)格限制代碼對(duì)本地系統(tǒng)資源訪問(wèn)，通過(guò)這樣的措施來(lái)保證對(duì)代碼的有效隔離，防止對(duì)本地系統(tǒng)造成破壞。





沙箱主要限制系統(tǒng)資源訪問(wèn)，系統(tǒng)資源包括CPU、內(nèi)存、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)。不同級(jí)別的沙箱對(duì)這些資源訪問(wèn)的限制也可以不一樣。

java中的安全模型演進(jìn)

• 本地代碼可信任，可以訪問(wèn)一切本地資源。

• 遠(yuǎn)程代碼不可信信在早期的Java實(shí)現(xiàn)中，安全依賴于沙箱 (Sandbox) 機(jī)制。

• 不論本地代碼或是遠(yuǎn)程代碼，都會(huì)按照用戶的安全策略設(shè)定，由類加載器加載到虛擬機(jī)中權(quán)限不同的運(yùn)行空間，來(lái)實(shí)現(xiàn)差異化的代碼執(zhí)行權(quán)限控制。

?

• 虛擬機(jī)會(huì)把所有代碼加載到不同的系統(tǒng)域和應(yīng)用域

• 系統(tǒng)域部分專門負(fù)責(zé)與關(guān)鍵資源進(jìn)行交互

• 應(yīng)用域部分則通過(guò)系統(tǒng)域的部分代理來(lái)對(duì)各種需要的資源進(jìn)行訪問(wèn)。

• 虛擬機(jī)中不同的受保護(hù)域 (Protected Domain)，對(duì)應(yīng)不一樣的權(quán)限 (Permission)。存在于不同域中的類文件就具有了當(dāng)前域的全部權(quán)限，如下圖所示

組成沙箱的基本組件

1.?字節(jié)碼校驗(yàn)器（bytecode verifier）

2.?類裝載器（class loader）

• 它防止惡意代碼去干涉善意的代碼；

• 它守護(hù)了被信任的類庫(kù)邊界；

• 它將代碼歸入保護(hù)域，確定了代碼可以進(jìn)行哪些操作。

1. 從最內(nèi)層JVM自帶類加載器開(kāi)始加載，外層惡意同名類得不到加載從而無(wú)法使用；

   
   

2. 由于嚴(yán)格通過(guò)包來(lái)區(qū)分了訪問(wèn)域，外層惡意的類通過(guò)內(nèi)置代碼也無(wú)法獲得權(quán)限訪問(wèn)到內(nèi)層類，破壞代碼就自然無(wú)法生效。

   
   

• 存取控制器（access controller）：存取控制器可以控制核心API對(duì)操作系統(tǒng)的存取權(quán)限，而這個(gè)控制的策略設(shè)定，可以由用戶指定。

• 安全管理器（security manager）：是核心API和操作系統(tǒng)之間的主要接口。實(shí)現(xiàn)權(quán)限控制，比存取控制器優(yōu)先級(jí)高。

• 安全軟件包（security package）：java.security下的類和擴(kuò)展包下的類，允許用戶為自己的應(yīng)用增加新的安全特性，包括：

  
  

1. 安全提供者

2. 消息摘要

3. 數(shù)字簽名

4. 加密

5. 鑒別

• 
  

8、Native本地方法接口?

JNI：Java Native Interface

本地接口的作用是融合不同的編程語(yǔ)言為Java所用，它的初衷是融合C/C++程序

• Java誕生的時(shí)候C、C++橫行，為了立足，必須要能調(diào)用C、C++的程序

  
  

• 于是在內(nèi)存區(qū)域中專門開(kāi)辟了一塊標(biāo)記區(qū)域：Native Method Stack，登記Native方法

  
  

• 最終在執(zhí)行引擎執(zhí)行的的時(shí)候通過(guò)JNI（本地方法接口）加載本地方法庫(kù)的方法

  
  

9、PC寄存器??

• 每個(gè)線程都有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，是線程私有的，就是一個(gè)指針，指向方法區(qū)中的方法字節(jié)碼（用來(lái)存儲(chǔ)指向像一條指令的地址，也即將要執(zhí)行的指令代碼），在執(zhí)行引擎讀取下一條指令，是一個(gè)非常小的內(nèi)存空間，幾乎可以忽略不計(jì)

10、方法區(qū)?

• 方法區(qū)是被所有線程共享，所有字段和方法字節(jié)碼，以及一些特殊方法，如構(gòu)造函數(shù)，接口代碼也在此定義，簡(jiǎn)單說(shuō)，所有定義的方法的信息都保存在該區(qū)域，此區(qū)域?qū)儆?/span>共享區(qū)間；

  
  

• 方法區(qū)與Java堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。雖然Java 虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分，但是它卻有一個(gè)別名叫做Non-Heap（非堆），目的應(yīng)該是與Java 堆區(qū)分開(kāi)來(lái)。

  
  

1. 方法區(qū)中有啥？

1. 靜態(tài)變量(static)

2. 常量(final)

3. 類信息（構(gòu)造方法、接口定義）

4. 運(yùn)行時(shí)的常量池

2. 創(chuàng)建對(duì)象內(nèi)存分析

• 創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)，方法區(qū)中會(huì)生成對(duì)應(yīng)類的抽象模板；還有對(duì)應(yīng)的常量池、靜態(tài)變量、類信息、常量

  
  

• 我們通過(guò)類模板去new對(duì)象的時(shí)候

  
  

• 堆中存放實(shí)例對(duì)象

• 棧中存放對(duì)象的引用，每個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)地址指向堆中相同地址的實(shí)例對(duì)象

11、棧??

• 棧：先進(jìn)后出

• 隊(duì)列：先進(jìn)先出（FIFO）

1、棧中存放啥？

1. 8大基本類型

2. 對(duì)象引用

3. 實(shí)例的方法

2、棧運(yùn)行原理

• 棧表示Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型

  
  

• 每調(diào)用一個(gè)方法就會(huì)為每個(gè)方法生成一個(gè)棧幀（Stack Frame），每個(gè)方法被調(diào)用和完成的過(guò)程，都對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀從虛擬機(jī)棧上入棧和出棧的過(guò)程。

  
  

• 程序正在執(zhí)行的方法一定在棧的頂部

  
  

3、堆棧溢出StackOverflowError

public?class?Test?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????new?Test().a();
????}

????public?void?a()?{
????????b();
????}

????public?void?b()?{
????????a();
????}
}

12、堆??

Heap，一個(gè)JVM只有一個(gè)堆內(nèi)存（棧是線程級(jí)的），堆內(nèi)存的大小是可以調(diào)節(jié)的

1、堆中有啥？

2、堆內(nèi)存詳解

1、Young 年輕代

對(duì)象誕生、成長(zhǎng)甚至死亡的區(qū)

• Eden Space（伊甸園區(qū)）：所有的對(duì)象都是在此new出來(lái)的

• Survivor Space（幸存區(qū))

• 幸存0區(qū)（From Space）（動(dòng)態(tài)的，F(xiàn)rom和To會(huì)互相交換）

• 幸存1區(qū)（To Space）

Eden區(qū)占大容量，Survivor兩個(gè)區(qū)占小容量，默認(rèn)比例是8:1:1。

2、Tenured 老年代

3、Perm 元空間

存儲(chǔ)的是Java運(yùn)行時(shí)的一些環(huán)境或類信息，這個(gè)區(qū)域不存在垃圾回收！關(guān)閉虛擬機(jī)就會(huì)釋放這個(gè)區(qū)域內(nèi)存！

這個(gè)區(qū)域常駐內(nèi)存，用來(lái)存放JDK自身攜帶的Class對(duì)象、Interface元數(shù)據(jù)。

• jdk1.6之前：永久代

• jdk1.7：永久代慢慢退化，去永久代

• jdk1.8之后：永久代改名為元空間

3、什么是OOM？

內(nèi)存溢出java.lang.OutOfMemoryError

1. 分配的太少

2. 用的太多

3. 用完沒(méi)釋放

4、GC垃圾回收

GC垃圾回收，主要在年輕代和老年代

• 假設(shè)伊甸園區(qū)只能存一定數(shù)量的對(duì)象，則每當(dāng)存滿時(shí)就會(huì)觸發(fā)一次輕GC（Minor GC）

  
  

• 輕GC清理后，有的對(duì)象可能還存在引用，就活下來(lái)了，活下來(lái)的對(duì)象就進(jìn)入幸存區(qū)；有的對(duì)象沒(méi)用了，就被GC清理掉了；每次輕GC都會(huì)使得伊甸園區(qū)為空

  
  

  
  

• 如果幸存區(qū)和伊甸園都滿了，則會(huì)進(jìn)入老年代，如果老年代滿了，就會(huì)觸發(fā)一次重GC（FullGC），年輕代+老年代的對(duì)象都會(huì)清理一次，活下的對(duì)象就進(jìn)入老年代

  
  

• 如果新生代和老年代都滿了，則OOM

13、堆內(nèi)存調(diào)優(yōu)?

1、查看并設(shè)置JVM堆內(nèi)存

public?class?Test?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//返回jvm試圖使用的最大內(nèi)存
????????long?max?=?Runtime.getRuntime().maxMemory();
????????//返回jvm的初始化內(nèi)存
????????long?total?=?Runtime.getRuntime().totalMemory();
????????//默認(rèn)情況下：分配的總內(nèi)存為電腦內(nèi)存的1/4,初始化內(nèi)存為電腦內(nèi)存的1/64
????????System.out.println("max="?+?max?/?(double)?1024?/?1024?/?1024?+?"G");
????????System.out.println("total="?+?total?/?(double)?1024?/?1024?/?1024?+?"G");
????}
}

• JVM最大分配內(nèi)存為電腦內(nèi)存的1/4

• JVM初始化內(nèi)存為電腦內(nèi)存的1/64

-Xms1024m -Xmx1024m -Xlog:gc*

• -Xmx用來(lái)設(shè)置jvm試圖使用的最大內(nèi)存，默認(rèn)為1/4

• -Xms用來(lái)設(shè)置jvm初始化內(nèi)存，默認(rèn)為1/64

• -Xlog:gc*用來(lái)打印GC垃圾回收信息

2、怎么排除OOM錯(cuò)誤？

1. 嘗試擴(kuò)大堆內(nèi)存看結(jié)果

2. 利用內(nèi)存快照工具JProfiler

• MAT（Eclipse）

• JProfiler

• 分析Dump內(nèi)存文件，快速定位內(nèi)存泄漏

• 獲得堆中的文件

• 獲得大的對(duì)象

• …

3. 什么是Dump文件？如何分析？

import?java.util.ArrayList;

public?class?Test?{
????byte[]?array?=?new?byte[1024?*?1024];//1M

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????ArrayList?list?=?new?ArrayList<>();
????????int?count?=?0;
????????try?{
????????????while?(true)?{
????????????????list.add(new?Test());
????????????????count++;
????????????}
????????}?catch?(Exception?e)?{
????????????System.out.println("count="?+?count);
????????????e.printStackTrace();
????????}
????}
}

接下來(lái)我們?cè)O(shè)置以下堆內(nèi)存，并附加生成對(duì)應(yīng)的dump文件的指令

-Xms1m?-Xmx8m?-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

再次點(diǎn)擊運(yùn)行，下載了對(duì)應(yīng)的Dump文件

一直點(diǎn)擊上級(jí)目錄，直到找到.hprof文件，與src同級(jí)目錄下

我們雙擊打開(kāi)，可以看到每塊所占的大小，便于分析問(wèn)題

點(diǎn)擊Thread Dump，里面是所有的線程，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的線程可以看到相應(yīng)的錯(cuò)誤，反饋到具體的行，便于排錯(cuò)

每次打開(kāi)Dump文件查看完后，建議刪除，可以在idea中看到，打開(kāi)文件后生成了很多內(nèi)容，占內(nèi)存，建議刪除

附：安裝Jprofiler教程

2.下載客戶端 https://www.ej-technologies.com/download/jprofiler/files

?打開(kāi)IDEA的設(shè)置，找到Tools里面的JProfiler，沒(méi)有設(shè)置位置則設(shè)置位置

此時(shí)則全部安裝完成！

14、GC垃圾回收?

1、回顧

Garbage Collection：垃圾回收

• JVM在進(jìn)行GC時(shí)，并不是對(duì)年輕代、老年代統(tǒng)一回收；大部分時(shí)候，回收都是在年輕代

• GC分為兩種：

• 輕GC（清理年輕代）

• 重GC（清理年輕代+老年代）

2、GC算法

1、引用計(jì)數(shù)算法（很少使用）

• 每個(gè)對(duì)象在創(chuàng)建的時(shí)候，就給這個(gè)對(duì)象綁定一個(gè)計(jì)數(shù)器。

• 每當(dāng)有一個(gè)引用指向該對(duì)象時(shí)，計(jì)數(shù)器加一；每當(dāng)有一個(gè)指向它的引用被刪除時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。

• 這樣，當(dāng)沒(méi)有引用指向該對(duì)象時(shí)，該對(duì)象死亡，計(jì)數(shù)器為0，這時(shí)就應(yīng)該對(duì)這個(gè)對(duì)象進(jìn)行垃圾回收操作。

2、復(fù)制算法

• 當(dāng)Eden區(qū)滿的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)輕GC，每觸發(fā)一次，活的對(duì)象就被轉(zhuǎn)移到幸存區(qū)，死的就被GC清理掉了，所以每觸發(fā)輕GC時(shí)，Eden區(qū)就會(huì)清空；

• 對(duì)象被轉(zhuǎn)移到了幸存區(qū)，幸存區(qū)又分為From Space和To Space，這兩塊區(qū)域是動(dòng)態(tài)交換的，誰(shuí)是空的誰(shuí)就是To Space，然后From Space就會(huì)把全部對(duì)象轉(zhuǎn)移到To Space去；

• 那如果兩塊區(qū)域都不為空呢？這就用到了復(fù)制算法，其中一個(gè)區(qū)域會(huì)將存活的對(duì)象轉(zhuǎn)移到令一個(gè)區(qū)域去，然后將自己區(qū)域的內(nèi)存空間清空，這樣該區(qū)域?yàn)榭眨殖蔀榱?/span>To Space；

• 所以每次觸發(fā)輕GC后，Eden區(qū)清空，同時(shí)To區(qū)也清空了，所有的對(duì)象都在From區(qū)

這也就是幸存0區(qū)和幸存1區(qū)總有一塊為空的原因

1. 浪費(fèi)了內(nèi)存空間（浪費(fèi)了幸存區(qū)一半空間）

2. 對(duì)象存活率較高的場(chǎng)景下（比如老年代那樣的環(huán)境），需要復(fù)制的東西太多，效率會(huì)下降。

3、標(biāo)記–清除算法

1. 標(biāo)記階段：這個(gè)階段內(nèi)，為每個(gè)對(duì)象更新標(biāo)記位，檢查對(duì)象是否死亡；

2. 清除階段：該階段對(duì)死亡的對(duì)象進(jìn)行清除，執(zhí)行 GC 操作。

   
   

4、標(biāo)記–整理算法

1. 標(biāo)記階段，該算法也將所有對(duì)象標(biāo)記為存活和死亡兩種狀態(tài)；

2. 不同的是，在第二個(gè)階段，該算法并沒(méi)有直接對(duì)死亡的對(duì)象進(jìn)行清理，而是將所有存活的對(duì)象整理一下，放到另一處空間，然后把剩下的所有對(duì)象全部清除。
   

總結(jié)

思考：有沒(méi)有最優(yōu)的算法？

• 對(duì)象存活率低

• 用復(fù)制算法

• 區(qū)域大，對(duì)象存活率高

• 用標(biāo)記清除+標(biāo)記壓縮混合實(shí)現(xiàn)

結(jié)束！

-關(guān)注我