Java每日面试题(JVM)(day15)

Java对象内存布局

markWord 数据结构

markWord数据结构

JDK1.8 JVM 内存结构

JVM内存模型
在这里插入图片描述

程序计数器:
线程私有，记录代码执行的位置.
Java虚拟机栈:
线程私有，每个线程都有一个自己的Java虚拟机栈，默认大小是1M
本地方法栈:
线程私有，每个线程都有一个自己的本地方法栈，Java虚拟机栈加载的是普通方法，本地方法加载的是native修饰的方法.

native:表示这个方法不是java原生的，是由C或C++实现的
堆:
线程共享，用于存放对象，new的对象都存储在这个区域
元空间:
线程共享，存储class信息，类的信息，方法的定义，静态变量，常量池 等

堆和元空间是线程共享的，在Java虚拟机中只有一个堆、一个元空间，并在JVM启动的时候就创建，JVM停止才销毁。
栈、本地方法栈、程序计数器是每个线程私有的，随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡。

每个存储位置会产生的异常：
每个位置可能会产生的错误

JDK1.8堆内存结构

堆内存结构

年轻代：Eden+S0+S1, S0和S1大小相等, 新创建的对象都在年轻代
老年代：经过年轻代 多次垃圾回收存活下来的对象存在年老代中.

GC垃圾回收

JVM的垃圾回收动作可以大致分为两大步：

如何发现垃圾
如何回收垃圾

线程私有的不存在垃圾回收，只有线程共享的才会存在垃圾回收，所以堆中存在垃圾回收.

如何发现垃圾

常见的用于「发现垃圾」的算法有两种，引用计数算法 和 根搜索算法。

引用计数算法
堆中的对象每被引用一次，则计数器加1，每减少一个引用就减1，当对象的引用计数器为0时可以被当作垃圾收集。
- 优点：快。
- 缺点：无法检测出循环引用。如两个对象互相引用时，他们的引用计数永远不可能为0。
根搜索算法（也叫根可达性分析）
根搜索算法是把所有的引用关系看作一张图，从根节点(GCRoot)开始遍历，找出被根节点引用的节点，对于没有被根节点指向的节点，即可以当作垃圾。
- Java中可作为GCRoot的对象有：
  1. java虚拟机栈中引用的对象
  2. 本地方法栈引用的对象
  3. 元空间中静态属性引用的对象
  4. 元空间中常量引用的对象

如何回收垃圾

Java中用于「回收垃圾」的常见算法有4种:

标记-清除算法（markandsweep）
首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成之后统一回收掉所有被标记的对象。

缺点：标记清除之后会产生大量的不连续的内存碎片
标记-整理算法
首先标记出所有需要回收的对象，让所有存活的对象移动到另一个位置，在移动过程中清理掉可回收的对象，这个过程叫做整理。

优点：内存被整理后不会产生大量不连续内存碎片
缺点：耗时耗力
复制算法（copying)
将空间分成大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这块内存使用完了，就将存活的对象复制到另一块内存上去，然后把使用过的内存空间一次清理掉。

缺点：可使用的内存只有原来一半。在某一个时刻点，总有一个 S 是空的，可能是S0 也可能是S1.。
分代收集算法（generation）
当前主流JVM都采用分代收集(GenerationalCollection)算法,这种算法会根据对象存活周期的不同将内存划分为年轻代、年老代，不同生命周期的对象可以采取不同的回收算法，以便提高回收效率。
- 年轻代(YoungGeneration）
  1. 所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。
  2. 新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区和两个Survivor(s0,s1)区。大部分对象在Eden区中生成。
  回收流程：
  回收时先将eden区存活的对象复制到一个s0区，然后清空eden区，当这个s区，也存放满了时，则将eden区和s0区存活对象复制到另一个s1区，然后清空eden和这个s0区，此时s0区是空的，然后将s0区和s1区交换，即保持s1区为空，如此往复.
  1. 特殊情况：当一个大对象不足于存放到eden区时，就将存活对象直接存放到老年代。若是老年代也满了就会触发一次FullGC，也就是新生代、老年代都进行回收。
  2. 新生代发生的GC也叫做MinorGC，MinorGC发生频率比较高
- 年老代（OldGeneration）
  1. 在年轻代中经历了 N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。默认是15次，且最大15次。
  2. 内存比新生代也大很多(大概是2倍)，当老年代内存满时触发FullGC，
    FullGC发生频率比较低，老年代对象存活时间比较长，存活率比较高。
- 元空间-持久代（PermanentGeneration）
  用于存放静态文件，如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响。

JVM调优参数

这里只给出一些常见的性能调优的参数及其代表的含义。

-Xms8g: 设置JVM中堆初始堆大小为8g。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。

-Xmx8g: 设置JVM中堆最大可用内存为8g。

-Xmn4g: 设置年轻代大小为4G。

-XX:NewRatio=2 设置年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与年老代的比值。设置为2，则年轻代与年老代所占比值为1:2，年轻代占整个堆栈的1/3。

-XX:SurvivorRatio=8 ，所以默认值 Eden:S0:S1=8:1:1。

-Xss1m:设置每个线程的栈大小

-XX:MaxMetaspaceSize=128m: 设置元空间最大为为128m ，

-XX:MetaspaceSize=128m 用于设置元空间的初始大小，默认值约21M

-XX:MaxTenuringThreshold=15:设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。最大不超过15。