JVM总结完整

JVM总结完整的思维导图，分享了内存模型、对象、垃圾回收、VM调优、Java常量池、逃逸分析的知识，一起来看。

JVM

• 内存模型
  • 类加载系统 class load
    • 作用
      • 负责加载类到内存
    • 类加载器
      • 启动类加载器 Bootstrap ClassLoader
        • java核心类加载器
      • 扩展类加载器 Exe ClassLoader
        • java扩展类加载器
      • 系统类加载器 System ClassLoader
        • 负责加载系统类，加载classpath路径下的类
      • 自定义类加载器 UserClassLoader
        • 用户自定义类加载器
    • 类加载顺序
      • 加载
        • 根据类路径去加载class文件并导入
      • 验证
        • 验证class文件的正确性
      • 准备
        • 为类中的静态变量分配内存（final修饰的静态变量在编译的时候已经分配内存）
      • 解析
        • 将常量池中的符号引用转变未直接引用
      • 初始化
        • 对静态变量、静态代码块完成初始化过程
    • 双亲委派模式
      • 定义
        • 当类加载器收到类加载的请求时，它首先不会自己去加载这个类，而是把这个请求发送给父类进行加载，依次向上。只有父类无法加载这个类才会由子类去进行加载这个类，若子类也无法加载这个类，则会抛出ClassNotFound异常。
      • 优点
        • 不会重复加载某一个类
        • 处于安全考虑，java核心类不会被随意替代
  • 运行时数据区
    • 线程共享区域
      • 方法区
        • 用于存储已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据
        • 当方法区无法满足内存分配时会抛出OOM异常
        • 运行时常量池
          • 方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用
          • 字符串常量池也属于运行时常量池的一部分。 1.7之后hotspot将字符串常量池移动到了堆区
        • 1.8之前叫永久代，1.8之后叫元空间
      • Java堆区 Java Heap
        • 占用内存最大，所有线程共享
        • 主要存放对象实例，大部分对象在堆上分配内存
          • 由于逃逸分析和即时编译技术的发展， 栈上分配内存（小对象未逃逸）
        • 当堆中没有内存且无法扩展时会抛出OOM异常
        • 内存模型
          • 老年代 2
            • 长期存活的对象进入老年代（默认15次youngGC）
            • 大对象进入老年代
          • 年轻代 1
            • 伊甸园 占比8
            • 幸存区 占比1
            • 幸存区 占比1
      • 直接内存
    • 线程不共享区域
      • Java虚拟机栈
        • Java方法执行时的内存模型，java方法在被线程调用时，创建一个栈帧。
        • 栈帧存储：局部变量、操作数栈、方法出口、动态链接等信息
          • 局部变量表
            • 局部变量存放的地方
          • 操作数栈
            • 操作树临时存放的区域
          • 动态链接
            • 符号引用转化为直接引用存放位置
              • 方法存放在方法区，相当于把符号引用转化成内存地址
          • 方法出口
            • 方法执行完后返回主线程的位置
        • 每一个方法从调用至执行完成的过程对应的栈帧在java虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
      • 本地方法栈
        • 本地方法栈和虚拟机栈作用类似，不同的是本地方法栈是为native方法执行服务的
      • 程序计数器
        • 标识下一条需要执行的指定的位置
  • 执行引擎
  • 本地库接口
• 对象
  • User user =new User()
    • new User()创建一个对象，在堆上分配内存
    • User user 创建一个引用，内存分配在栈上
    • = 将User对象内存地址赋值给引用
  • Java对象模型
    • 组成
      • 对象头（Header）
        • MarkWord：存储对象运行时数据（hashcode、锁状态、GC年代）8/4字节（64/32位）
        • 指针：类元数据指针，确定对象是哪个类的对象。8/4字节（指针压缩前后）
        • 数组长度：只有数组对象有才有，占4字节
      • 实际数据（Instance Data）
        • 用于存储对象内各种类型的字段信息（含父类继承）
      • 对齐填充（Padding）
        • java对象大小是8字节的倍数，如果不够8字节进行对齐填充
• 垃圾回收
  • 垃圾回收机制
    • 程序不需要显示的对释放对象占用内存，而是由JVM自行执行。
    • JVM有一个低优先级的垃圾回收线程，只在虚拟机空闲或堆内存不足时触发执行， 扫描所有未被引用的对象，加入垃圾回收的集合中进行垃圾回收处理。
  • GC垃圾收集(Gabage Collection)
    • GC判断策略
      • 引用计数法
        • 创建一个引用计数器，被对象引用+1，被释放一个引用-1， 为0时则可被回收。
        • 优点：执行效率高，程序受影响比较小
        • 缺点：不能解决循环引用问题
      • 可达性分析算法
        • 以GC Root对象为起点，搜索引用链。如果一个对象没有与 任何一条引用链相连时，则认为该对象是可回收对象
        • GC Root对象（两栈两方法）
          • 虚拟机栈中引用的对象
          • 本地方栈中引用的对象
          • 方法区中类静态变量引用的对象
          • 方法区中常量引用的对象
          • 存活的线程
          • 有系统加载器加载的类（可以通过静态属性的方式持有对象引用）
    • 垃圾回收算法
      • 标记-清除算法
        • 第一阶段：从内存中标记被引用的对象
        • 第二阶段：清理未被标记的对象
        • 优点：实现相对简单，不需要移动对象
        • 缺点：会造成内存碎片，该算法会暂定整个应用
      • 复制算法
        • 将内存分为大小相等的两块区域，当其中一块区域满了之后， 将存活的对象复制到另一块区域，同时将当前区域一次性清空。
        • 缺点：内存使用率低，只有一半
      • 标记整理算法
        • 第一阶段：从根节点开始标记被引用的对象
        • 第二阶段：将被引用对象复制到某一块区域中，将除此区域外的其他都区域清空
        • 优点：集合了复制算法和标记清除算法的优点，不会造成大量内存碎片， 同时也避免了复制算法空间浪费的缺点
        • 缺点：仍需解决对象复制的问题
      • 分代算法
    • 垃圾回收器
      • G1整堆、CMS老年代
    • GC
      • Young GC、Full GC（速度比YoungGC慢10倍）
      • 空间分配担保
• JVM调优
  • 工具
    • jconsole 和 jvisualvm JDK自带的工具
    • MAT工具
  • JVM优化
    • GC优化
      • 目的
        • 减少FullGC的执行时间
        • 减少转移到老年代的对象
      • 选择合适的垃圾回收器
      • 减少使用全局变量和大对象
      • 设置合适的新生代、老年代大小
  • 线程池
  • 连接池
• Java常量池
  • 静态常量池
    • class文件中的常量池，包含字符串（数字）字面量、类、方法信息
  • 运行时常量池
    • jvm加载类操作完成后，将静态常量池载入到内存中，并保存到方法区
• 逃逸分析
  • 方法逃逸
    • 当一个对象在方法中定义之后，作为参数传递到其他方法中
  • 线程逃逸
    • 类变量或实例变量可能会被其他线程访问
  • 当不存在逃逸现象后，可以通过 栈上分配、标量替换、同步消除的方式进行优化
    • 同步消除
      • 如果确定一个对象在线程中不会出现逃逸现象，则可以消除对象的同步锁
    • 栈上分配
    • 标量替换
      • 标量是指不可分割的量
      • 如果把一个对象分割，将其成员变量分割成基本类型来访问就叫做标量替换
      • 如果发现一个对象不会逃逸，并且该对象可以被拆散，那么经过优化之后，不会直接生成该对象，而是生成若干个成员变量
• JIT即时编译