第二部分

第2章 Java内存区域与内存溢出异常

• 垃圾回收机制
• 运行时数据区域
  • 程序计数器：一块较小的内存，记录当前字节码的行号指示器，修改该计数器可以实现分支、循环、跳转、异常处理等。每个线程都有一个独有的程序计数器
  • Java虚拟机栈
    • 每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息
    • 常说的栈内存指的就是这个
    • 局部变量表存放基本数据类型、引用和returnAddress
    • StackOverflowError
  • 本地方法栈，Native方法调用的栈
  • Java堆
    • 所有线程共享
    • 存放对象实例
    • 垃圾收集器管理的主要区域，GC堆（垃圾堆，哈哈）
    • 细分为：新生代和老年代
    • Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间
    • 通过-Xmx 和 -Xms 控制堆大小
  • 方法区
    • 也有叫做「永久代」Permanent Generation
    • -XX:MaxPermSize 设定上限
  • 运行时常量池
    • 编译时可以决定
    • String.intern() 可以动态创建字符串常量
  • 直接内存
• HotSpot 对象
  • 对象创建
    • new指令
    • 检查参数是否在常量池中
    • 分配新对象内存
    • 将分配到的内存空间初始化为零值
    • 设置对象头，元数据、哈希吗、对象GC分代年龄
    • 调用方法，即构造函数
  • 对象内存布局
    • 对象头
      • 运行时数据：hash码、GC分代、锁状态标志etc。长度在32位或64位。Mark Word
      • 类型指针，即指向它的类元数据的指针，通过这个指针确定这个对象是哪个类的实例。
      • 数组长度：如果对象是一个Java数组
    • 实例数据：真正有效信息
      • 相同宽度字段总是被分配到一起，父类的放在子类前面
    • 对齐填充：满足对象起始地址必须是8字节整数倍的要求
  • 对象的访问定位
    • 句柄：Java堆中将画出一块内存作为句柄池，对象reference中存的是句柄地址，而句柄包含了对象实例数据和类型数据的具体地址信息
    • 直接指针：reference就是对象实例的地址，速度快，用得多

第3章 垃圾收集器与内存分配策略

概述

• GC需要完成的3件事
  • 哪些内存需要回收
  • 什么时候回收？
  • 如何回收？
• 对象已死吗
  • 引用计数算法
    • 当有个地方应用，就加1，否则减1
    • 当计数为0时，对象就不可能再被使用
    • 循环引用问题，两个对象互相引用，但外部来看，这两个对象还是不可访问，应该被GC收集
  • 可达性分析算法
    • 从GC Roots对象作为起始点，向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots对象没有任何引用链，就证明此对象是不可用的。复杂度是不是太高了？？？
    • GC Roots包括
      • 虚拟机栈中引用的对象
      • 方法区类静态属性引用的对象
      • 方法区常量引用的对象
      • 本地方栈中JNI引用的对象
  • 引用
    • 强引用：Object obj = new Object()
    • 软引用：第二次回收
    • 弱引用：垃圾回收的主要部分
    • 虚引用：
  • 生存还是死亡：
    • finalize方法在对象可GC时调用，且只调用一次，在这个方法可以逃离GC，比如将this赋值给静态变量。但第二次GC的时候任然会被GC掉，因为它只调用一次。这个方法不要使用，它不是C++中的析构函数
  • 回收方法区：回收效率低，能回收的有：废弃常量，类
    • 判断类是否可以GC
      • 类的实例都被回收
      • 类的ClassLoader已被回收
      • 类的class对象没在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法
• 垃圾收集算法
  • 标记-清除算法：效率低、碎片多
  • 复制算法：将内存分为两块，每次用一块，GC时只讲存活的对象复制到另一块上。内存使用效率低
  • 标记-整理算法：标记完了后，让存活的对象往一端移动，让内存保持连续
  • 分代收集算法：将Java堆分为新生代和老年代，对不同的代采用不同的算法
    • 新生代：死亡率高，用复制算法
    • 老年代：存活率高，用标记-整理（清理）
• HotSpot算法实现
  • 枚举根节点
    • 可达性分析要停止所有的线程
    • 通过OopMap数据结构来获取对应引用，在类加载完后，将引用标记出来了
  • 安全点：程序执行是并非在所有地方都停下来GC，只有在到达安全点时才暂停
  • 安全区域：指一段代码片段中，引用关系不会发生变化。在这个区域任何地方开始GC都是安全的。
• 垃圾收集器
  • Serial收集器，单线程，对用户带来不良体验的中断
  • Parallel收集器
  • Concurrent Mark Sweep（CMS）
  • Garbage First
  • ParNew收集器，Serial收集器的多线程版
• 虚拟机区分新生代和老年代的方法：
  • 每个对象有一个年龄计数器
  • 每一次新生代GC（Minor GC）仍然存活，那么年龄加1
  • 默认增加到15就晋升为老年代，参数可以通过 -XX:MaxTenuringThreshold 设置
  • 大对象直接进入老年代
  • 动态对象年龄判定：如果在Survivor空间中，相同年龄所有对象大小综合大于Survivor空间一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代
  • 空间分配担保，FULL GC 老年代也要GC

第4章 虚拟机性能监控与故障处理工具

• 系统定位问题用到的数据：运行日志、异常堆栈、GC日志、线程快照、堆转储快照
• JDK命令行工具，正真实现的代码在 jdk/lib/tools.jar ，好处是这里面的工具可以直接在应用程序中实现监控分析
  • jps JVM Process Status 显示进程状态
    • -l 显示进程主类
    • -q 只显示LVMID
    • -m 显示传给主类的参数
    • -v 输出启动JVM参数
  • jstat JVM Statistics Monitoring Tool，用于手机虚拟机运行数据
    • -class 件事类装载、加载数量etc
    • -gc 监事gc
    • -gcnew 新生代GC
    • -gcold 老年代GC
    • -compiler 输出JIT编译器编译过的方法、耗时
  • jinfo Configuration Info for Java 显示虚拟机配置信息
  • jmap Memory Map for Java 生成内存快照heapdump文件
    • jmap -dump:file=<filename> pid
  • jhat Heap Dump Browser 用于分析heapdump文件，它会建立一个HTTP服务，用户可以在网页上查看分析结果
    • VisualVM, Eclipse Memory Analyzer, IBM HeapAnalyzer
      bash $jhat test.bin Reading from test.bin... Dump file created Tue Oct 29 22:56:59 CST 2019 Snapshot read, resolving... Resolving 199895 objects... Chasing references, expect 39 dots....................................... Eliminating duplicate references....................................... Snapshot resolved. Started HTTP server on port 7000 Server is ready.
  • jstack Stack Trace for Java
    • jstack -l <pid>
• JDK可视化工具：JConsole 和 VisualVM
  • jconsole 命令行启动即可
  • Visual VM通过插件安装