架构师成长之路：如何保证消息队列的高可用

问题一：描述一下 JVM 的内存区域

程序计数器（PC，Program Counter Register）。在 JVM 规范中，每一个线程都有它本身的程序计数器，而且任什么时候间一个线程都只有一个方法在执行，也就是所谓的当前方法。程序计数器会存储当前线程正在执行的 Java 方法的 JVM 指令地址；或者，若是是在执行本地方法，则是未指定值（undefined）。

Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack），早期也叫 Java 栈。每一个线程在建立时都会建立一个虚拟机栈，其内部保存一个个的栈帧（Stack Frame），对应着一次次的 Java 方法调用。前面谈程序计数器时，提到了当前方法；同理，在一个时间点，对应的只会有一个活动的栈帧，一般叫做当前帧，方法所在的类叫做当前类。若是在该方法中调用了其余方法，对应的新的栈帧会被建立出来，成为新的当前帧，一直到它返回结果或者执行结束。JVM 直接对 Java 栈的操做只有两个，就是对栈帧的压栈和出栈。栈帧中存储着局部变量表、操做数（operand）栈、动态连接、方法正常退出或者异常退出的定义等。

堆（Heap），它是 Java 内存管理的核心区域，用来放置 Java 对象实例，几乎全部建立的Java 对象实例都是被直接分配在堆上。堆被全部的线程共享，在虚拟机启动时，咱们指定的“Xmx”之类参数就是用来指定最大堆空间等指标。理所固然，堆也是垃圾收集器重点照顾的区域，因此堆内空间还会被不同的垃圾收集器进行进一步的细分，最有名的就是新生代、老年代的划分。

方法区（Method Area）。这也是全部线程共享的一块内存区域，用于存储所谓的元（Meta）数据，例如类结构信息，以及对应的运行时常量池、字段、方法代码等。因为早期的 Hotspot JVM 实现，不少人习惯于将方法区称为永久代（Permanent Generation）。Oracle JDK 8 中将永久代移除，同时增长了元数据区（Metaspace）。

运行时常量池（Run-Time Constant Pool），这是方法区的一部分。若是仔细分析过反编译的类文件结构，你能看到版本号、字段、方法、超类、接口等各类信息，还有一项信息就是常量池。Java 的常量池能够存放各类常量信息，不管是编译期生成的各类字面量，仍是须要在运行时决定的符号引用，因此它比通常语言的符号表存储的信息更加宽泛。

本地方法栈（Native Method Stack）。它和 Java 虚拟机栈是很是类似的，支持对本地方法的调用，也是每一个线程都会建立一个。在 Oracle Hotspot JVM 中，本地方法栈和 Java 虚拟机栈是在同一起区域，这彻底取决于技术实现的决定，并未在规范中强制。

问题二：形成OOM的缘由有哪几种？

堆内存不足是最多见的 OOM 缘由之一，抛出的错误信息是“java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space”，缘由可能千奇百怪，例如，可能存在内存泄漏问题；也颇有可能就是堆的大小不合理，好比咱们要处理比较可观的数据量，可是没有显式指定 JVM 堆大小或者指定数值偏小；或者出现 JVM 处理引用不及时，致使堆积起来，内存没法释放等。

虚拟机栈和本地方法栈，这里要稍微复杂一点。若是咱们写一段程序不断的进行递归调用，并且没有退出条件，就会致使不断地进行压栈。相似这种状况，JVM 实际会抛出StackOverFlowError；固然，若是 JVM 试图去扩展栈空间的的时候失败，则会抛出OutOfMemoryError。

对于老版本的 Oracle JDK，由于永久代的大小是有限的，而且 JVM 对永久代垃圾回收（如，常量池回收、卸载不再须要的类型）很是不积极，因此当咱们不断添加新类型的时候，永久代出现OutOfMemoryError 也很是多见，尤为是在运行时存在大量动态类型生成的场合；相似 Intern 字符串缓存占用太多空间，也会致使 OOM 问题。对应的异常信息，会标记出来和永久代相关：“java.lang.OutOfMemoryError: PermGenspace

问题三：GC 算法

复制（Copying）算法，我前面讲到的新生代 GC，基本都是基于复制算法，将活着的对象复制到 to 区域，拷贝过程当中将对象顺序放置，就能够避免内存碎片化。这么作的代价是，既然要进行复制，既要提早预留内存空间，有必定的浪费；另外，对于 G1 这种分拆成为大量 region 的 GC，复制而不是移动，意味着 GC 须要维护 region 之间对象引用关系，这个开销也不小，不管是内存占用或者时间开销。

标记 - 清除（Mark-Sweep）算法，首先进行标记工做，标识出全部要回收的对象，而后进行清除。这么作除了标记、清除过程效率有限，另外就是不可避免的出现碎片化问题，这就致使其不适合特别大的堆；不然，一旦出现 Full GC，暂停时间可能根本没法接受。

标记 - 整理（Mark-Compact），相似于标记 - 清除，但为避免内存碎片化，它会在清理过程当中将对象移动，以确保移动后的对象占用连续的内存空间。

问题四： G1 垃圾回收器采用的是什么垃圾回收算法？

从 GC 算法的角度，G1 选择的是复合算法，能够简化理解为：

在新生代，G1 采用的仍然是并行的复制算法，因此一样会发生 Stop-The-World 的暂停。

在老年代，大部分状况下都是并发标记，而整理（Compact）则是和新生代 GC 时捎带进行，而且不是总体性的整理，而是增量进行的。

问题五：GC 调优思路

从性能的角度看，一般关注三个方面，内存占用（footprint）、延时（latency）和吞吐量（throughput），大多数状况下调优会侧重于其中一个或者两个方面的目标，不多有状况能够兼顾三个不同的角度。固然，除了上面一般的三个方面，也可能须要考虑其余 GC 相关的场景，例如，OOM 也可能与不合理的 GC 相关参数有关；或者，应用启动速度方面的需求，GC 也会是个考虑的方面。 基本的调优思路能够总结为：

理解应用需求和问题，肯定调优目标。假设，咱们开发了一个应用服务，但发现偶尔会出现性能抖动，出现较长的服务停顿。评估用户可接受的响应时间和业务量，将目标简化为，但愿 GC 暂停尽量控制在 200ms 之内，而且保证必定标准的吞吐量。

掌握 JVM 和 GC 的状态，定位具体的问题，肯定真的有 GC 调优的必要。具体有不少方法，好比，经过 jstat 等工具查看 GC 等相关状态，能够开启 GC 日志，或者是利用操做系统提供的诊断工具等。例如，经过追踪 GC 日志，就能够查找是不是 GC 在特定时间发生了长时间的暂停，进而致使了应用响应不及时。

选择的 GC 类型是否符合咱们的应用特征，若是是，具体问题表如今哪里，是 Minor GC 过长，仍是 Mixed GC 等出现异常停顿状况；若是不是，考虑切换到什么类型，如 CMS 和 G1 都是更侧重于低延迟的 GC 选项。

经过分析肯定具体调整的参数或者软硬件配置。验证是否达到调优目标，若是达到目标，便可以考虑结束调优；不然，重复完成分析、调整、验证这 个过程。

问题六：如何提升JVM的性能？

新对象预留在年轻代 经过设置一个较大的年轻代预留新对象，设置合理的 Survivor 区而且提供 Survivor 区的使用率，能够将年轻对象保存在年轻代。

大对象进入年老代 使用参数-XX:PetenureSizeThreshold 设置大对象直接进入年老代的阈值

设置对象进入年老代的年龄 这个阈值的最大值能够经过参数-XX:MaxTenuringThreshold 来设置，默认值是 15

稳定的 Java 堆 得到一个稳定的堆大小的方法是使-Xms 和-Xmx 的大小一致，即最大堆和最小堆 (初始堆) 同样。

增大吞吐量提高系统性能 –Xmx380m –Xms3800m：设置 Java 堆的最大值和初始值。通常状况下，为了不堆内存的频繁震荡，致使系统性能降低，咱们的作法是设置最大堆等于最小堆。假设这里把最小堆减小为最大堆的一半，即 1900m，那么 JVM 会尽量在 1900MB 堆空间中运行，若是这样，发生 GC 的可能性就会比较高； -Xss128k：减小线程栈的大小，这样可使剩余的系统内存支持更多的线程； -Xmn2g：设置年轻代区域大小为 2GB； –XX:+UseParallelGC：年轻代使用并行垃圾回收收集器。这是一个关注吞吐量的收集器，能够尽量地减小 GC 时间。 –XX:ParallelGC-Threads：设置用于垃圾回收的线程数，一般状况下，能够设置和 CPU 数量相等。但在 CPU 数量比较多的状况下，设置相对较小的数值也是合理的； –XX:+UseParallelOldGC：设置年老代使用并行回收收集器。

尝试使用大的内存分页 –XX:+LargePageSizeInBytes：设置大页的大小。 内存分页 (Paging) 是在使用 MMU 的基础上，提出的一种内存管理机制。它将虚拟地址和物理地址按固定大小（4K）分割成页 (page) 和页帧 (page frame)，并保证页与页帧的大小相同。这种机制，从数据结构上，保证了访问内存的高效，并使 OS 能支持非连续性的内存分配。

使用非占有的垃圾回收器 为下降应用软件的垃圾回收时的停顿，首先考虑的是使用关注系统停顿的 CMS 回收器，其次，为了减小 Full GC 次数，应尽量将对象预留在年轻代。

问题七：system.gc() 的做用是什么？

问题八：JVM类加载过程

问题九：类加载器的类型

问题十一：上下文类加载器

问题十二：自定义类加载器

问题十三：动态代理的原理

问题十四:动态代理：JDK动态代理和CGLIB代理的区别？

问题十五：CGlib比JDK快？

总结

因为篇幅过长的缘由，为了避免影响你们的阅读效果，文中没有给到全部的答案。我这里以文件的形式整理好了，须要借阅的程序员朋友能够免费来领取。还有个人JVM学习笔记Xmind文件也免费分享给有须要朋友！（缩略图未展开）

 

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