JAVA内存管理和JVM运行机制、垃圾回收、内存调优

1、JAVA内存管理

java是跨平台语言，java预编译.class文件放置JVM虚拟机中运行；

Java的内存结构，也就是运行时的数据区域

                   运行时数据区

方法区：常量池、变量等存储地方；（持久区）

堆：实例对象存储地方；GC重点关照位置；（新生代和老年代）

程序计数器：记录程序下一步指令；

Java方法栈：方法程序运行地方；Java栈老是与线程关联在一块儿的，每当建立一个线程，JVM就会为该线程建立对应的Java栈；

本地方法栈：java方法与本地相关联

Java内存模型(即Java Memory Model，简称JMM)自己是一种抽象的概念，并不真实存在；每一个线程建立时JVM都会为其建立一个工做内存(有些地方称为栈空间)，用于存储线程私有的数据，而Java内存模型中规定全部变量都存储在主内存，主内存是共享内存区域，全部线程均可以访问，但线程对变量的操做(读取赋值等)必须在工做内存中进行，首先要将变量从主内存拷贝的本身的工做内存空间，而后对变量进行操做，操做完成后再将变量写回主内存，不能直接操做主内存中的变量；JMM与Java内存区域的划分是不一样的概念层次，Java内存模型是围绕着并发编程中原子性、可见性、有序性这三个特征来创建的；

 

JVM运行机制：JVM转入环境和配置（java.exe-->jvm.cfg）、装载JVM（经过LoadJavaVM来装载）、启动JVM得到本地调用接口、运行java程序；

1.类加载器：

包括启动类加载器（核心库）（jre/lib内全部class）、扩展类（扩展库）（jre/lib/ext/内全部class）、应用程序类（加载classpath下的全部class）

流程（五个阶段）：加载、链接（验证、准备、解析）、初始化

2.执行引擎：执行classes中指令。任何JVM specification实现(JDK)的核心都是执行引擎。

3.运行时数据区又叫JVM内存；

内存区域包括堆和栈，栈后进先出，有大小限制，堆能够存放很大内容；java虚拟机中的堆主要存放对象实例，栈存放引用和基本类型；

堆	栈
存放大内容：对象实例	大小有限制，后进先出，存放：引用和基本类型
慢	速度快
全部线程共享，生命周期和JVM同步	每一个线程有本身独立的栈，线程销毁的时候被销毁

如：Object o=new Object();   Object存放在堆中，o存放在栈中；

程序计数器：标记程序运行到的位置，JVM至关于一台抽象计算机；

JVM工做原理和特色主要是指操做系统装入JVM是经过jdk中Java.exe来完成,经过下面4步来完成JVM环境.

1.建立JVM装载环境和配置

2.装载JVM.dll

3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例

4.调用JNIEnv实例装载并处理class类。

2、垃圾回收（GC，全称：garbage colletion）

JAVA虚拟机的GC有自动的垃圾回收机制，不须要开发人员主动调用；因为是自动，优先级又低，因此并不能保证必定执行垃圾回收；

（1）何时回收？

当内存不足或者当前空闲的时候进行垃圾回收，GC线程优先级都不过高；

（2）判断什么是垃圾？

通常来讲，对于没有引用指向的对象，被标识为垃圾，没有对象指向它，也就没法对它进行操做，这个对象对于咱们来讲就是没用的；

（3）垃圾回收方法

a.finalize方法工做原理：一旦垃圾回收器准备好释放对象存储空间时，会调用一次而且仅调一次finalize方法（经过调用System.gc()实现），而且当下一次垃圾回收开始时才真正回收对象占用内存；因此重现finalize方法便可在回收时从新创建引用关联，而达到不被回收效果；

b.标记（mark）：标记出哪些不是垃圾，回收的时候把没有标记到的认为是垃圾，进行回收；

c.引用计数法：针对每一个对象实例的引用进行计算，将计算为0的做为垃圾进行回收，弊端，循环引用将没法进行回收；

d.年轻代：新生成对象放在年轻代中，收集生命周期短的；老年代：被屡次垃圾回收的对象；持久代：用于存放静态文件，如java类或方法等；

（1）对新生代的对象的收集称为minor GC；

（2）对旧生代的对象的收集称为Full GC；

（3）程序中主动调用System.gc()强制执行的GC为Full GC。

不一样的对象引用类型， GC会采用不一样的方法进行回收，JVM对象的引用分为了四种类型：

（1）强引用：默认状况下，对象采用的均为强引用（这个对象的实例没有其余对象引用，GC时才会被回收）

（2）软引用：软引用是Java中提供的一种比较适合于缓存场景的应用（只有在内存不够用的状况下才会被GC）

（3）弱引用：在GC时必定会被GC回收

（4）虚引用：因为虚引用只是用来得知对象是否被GC

3、内存调优

主要针对年轻代、年老代、持久代；堆栈等大小进行设置；

内存溢出分2类：

1. 年老代溢出，表现为：java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace

2. 持久代溢出，表现为：java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace

参数说明

• -Xmx3550m：设置JVM最大堆内存为3550M。
• -Xms3550m：设置JVM初始堆内存为3550M。此值能够设置与-Xmx相同，以免每次垃圾回收完成后JVM从新分配内存。
• -Xss128k：设置每一个线程的栈大小。JDK5.0之后每一个线程栈大小为1M，以前每一个线程栈大小为256K。应当根据应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减少这个值能生成更多的线程。可是操做系统对一个进程内的线程数仍是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。须要注意的是：当这个值被设置的较大（例如>2MB）时将会在很大程度上下降系统的性能。
• -Xmn2g：设置年轻代大小为2G。在整个堆内存大小肯定的状况下，增大年轻代将会减少年老代，反之亦然。此值关系到JVM垃圾回收，对系统性能影响较大，官方推荐配置为整个堆大小的3/8。
• -XX:NewSize=1024m：设置年轻代初始值为1024M。
• -XX:MaxNewSize=1024m：设置年轻代最大值为1024M。
• -XX:PermSize=256m：设置持久代初始值为256M。
• -XX:MaxPermSize=256m：设置持久代最大值为256M。
• -XX:NewRatio=4：设置年轻代（包括1个Eden和2个Survivor区）与年老代的比值。表示年轻代比年老代为1:4。
• -XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的比值。表示2个Survivor区（JVM堆内存年轻代中默认有2个大小相等的Survivor区）与1个Eden区的比值为2:4，即1个Survivor区占整个年轻代大小的1/6。
• -XX:MaxTenuringThreshold=7：表示一个对象若是在Survivor区（救助空间）移动了7次尚未被垃圾回收就进入年老代。若是设置为0的话，则年轻代对象不通过Survivor区，直接进入年老代，对于须要大量常驻内存的应用，这样作能够提升效率。若是将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行屡次复制，这样能够增长对象在年轻代存活时间，增长对象在年轻代被垃圾回收的几率，减小Full GC的频率，这样作能够在某种程度上提升服务稳定性。

 

4、内存溢出常见的哪几种？

三种：

一、新生代和老年代溢出：java.lang.OutOfMemoryError:java heep space;当98%时间用于垃圾回收时,且可用的Heap size 不足2%的时候将抛出此异常信息；

解决方法：手动设置JVM Heap（堆）的大小

二、持久代溢出：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

解决方法： 经过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize设置永久代大小便可。

三、栈溢出：java.lang.StackOverFlowError:Thread stack space

栈区远远小于堆区,栈区须要的内存大小1-2m左右；出现栈溢出，即说明单线程运行程序须要的内存太大；

解决方法：1：修改程序。2：经过 -Xss: 来设置每一个线程的Stack大小便可。

5、java自带分析工具：

jstack(查看线程)、jmap(查看内存)和jstat(性能分析)命令

问题汇总：

1.什么是java虚拟机？为何java平台被称为“平台无关的编程语言”？

答：java虚拟机是一个能够执行java字节码的虚拟机进程；java虚拟机支持任意平台上运行，java程序编写好后，只要编译成java字节码（class文件）就能够在java虚拟机上运行，java程序无须根据不一样环境进行编译；

2.java代码是怎样运行的？

答：java虚拟机运行时数据区分五个区域：方法区、堆、java方法栈、本地方法栈和pc寄存器；java程序被编译成java字节码后，首先要存放在方法区；方能在java虚拟机中运行；为了提升运行效率，标准JDK中的HotSpot虚拟机采用的是一种混合执行的策略。

3.java虚拟机是如何加载java类的？

答：java虚拟机将字节流转换java类三个步骤：装载、连接（验证、准备、解析）、初始化；

4.jvm的永久代会进行垃圾回收吗？

答：jvm的永久代（方法区）、常量池和变量的存储区，垃圾回收不会发生在永久代，当永久代存储满了或超过了临界值后才会触发彻底垃圾回收（full gc）；jdk8后永久代已经去除，改存元空间区（本地内存区）中；最大可利用空间就变成了整个系统内存的可用空间.

5.对象何时能够被垃圾回收？

答：当对象再也不被任何对象引用时，能够被回收

6.System.gc()和Rumtime.gc()会作什么事情？

答：都是提示JVM要进行垃圾回收，可是具体何时进行垃圾回收要看JVM虚拟机；

7.堆的形状是一颗（）。

• 彻底二叉树

• 满二叉树

• 二叉排序树

• 平衡二叉树

答案：A