xnx8888@com JVM概述JVM全称Java Virtual Machine，它是一台虚构的计算机，在真实的计算机上实现各种功能。 JVM 位置如下图所示。 JVM 运行在操作系统之上，每个操作系统都需要不同的JVM 来运行。因此，Java程序是跨平台的，而JVM则不是。
JVM 架构图下图显示了JVM 架构。重点关注堆、堆栈和方法区域。 所谓JVM调优就是在不产生垃圾的情况下对堆、栈、本地方法栈、程序定时器进行调整。
ClassLoader ClassLoader 首先我们看一下将类加载到JVM 中的基本结构，如下图所示。
加载、连接和初始化类（理解）
加载：查找并记录类的二进制数据。
连接分为三个阶段。
验证：验证加载的类是否正确。准备工作：为类静态变量分配内存空间，并赋予默认初始值。解析：将类中的符号引用转换为直接引用。注意：Java编译成class文件时，虚拟机并不知道引用的地址，而是使用助记符来标记。类加载器必须将助记符转换为实际的直接引用。对应的直接地址。
初始化：为类中的静态变量分配正确的值。
public class Test{ public static int a=1;} 如上面代码所示，类加载过程大致如下：
1.加载：编译后的文件是.class文件，通过类加载的方式加载到JVM中。
2. 连接： (1) 类确保类文件没有问题。 (2) 分配内存区域为int类型(a=0)。 (3) 将符号引用转换为直接引用。
3.初始化：经过这个阶段的分析，我们将1赋给变量a。
静载荷分析
我们首先看一下部分代码。
package com.wunian.classloader;/** * 静态加载分析* * JVM参数* -XX:+TraceClassLoading用于跟踪并打印类加载信息* rt.jar是工厂自带的，必须在顶层Class加载loader * 分析项目启动慢的原因，快速判断某个类是否被加载*/public class ClassLoaderDemo2 { public static void main(String[ ] args) { System.out.println(MyChild1.str2) }} class MyParent1; { private static String str='Hello World!'; static{ System.out.println('MyParent1 static') }} class MyChild1 extends MyParent1 { public static String str2='Hello World ,My Child ';println('MyChild1 static');最终结果是：
MyParent1 staticMyChild1 staticHello World,My Child可以通过在启动参数VM选项中添加-XX:+TraceClassLoading参数来跟踪并打印类加载信息。这将帮助您理解类加载顺序。 MyChild1继承自MyParent1，因此当MyChild1调用str2时，在初始化之前必须先初始化其父类MyParent1，因此在初始化时会加载静态代码块。首先执行输出语句，初始化父类，初始化子类，然后加载MyChild1类的静态代码块，最后加载静态成员变量。 因此，我们可以得出结论：
当一个类被初始化时，首先初始化它的父类。当类初始化时，首先加载静态代码块，然后加载静态变量。最终负载分析
让我们首先看两段代码。
package com.wunian.classloader;/** *最终加载分析*/public class ClassLoaderDemo3 { public static void main(String[] args) { System.out.println(MyParent2.str) }} class MyParent2{ //最终常量在编译阶段放入常量池//其中常量放入ClassLoaderDemo3的常量池中。之后ClassLoaderDemo3和MyParent2就没有任何关系了。 static { System.out. println('MyParent2 static'); }}package com.wunian.classloader; import java.util.UUID; /** * 最后加载分析* * 如果编译时不能指定常量值确定后，该值不会放入方法调用类的常量池中。* 程序执行过程中，主动使用放置该常量的类。*/public class ClassLoaderDemo4 { public static void main(String[] args) { System.out.println(MyParent4.str); }} class MyParent4{ public static Final String str=UUID.randomUUID().toString(); static { System.out.println('MyParent4 static ');结果是：
hello worldMyParent4 static628c844a-e186-4287-8ac8-3809ec660f0b为什么两段看起来相似的代码却得到完全不同的结果呢？这是由常量加载机制决定的。
如果一个常量的值可以在编译时确定，则在编译阶段将该常量放入方法调用类的常量池中。之后，方法调用类和常量所在的类之间就没有关系了。因此，第一个代码不会加载MyParent2 静态代码块，并且不会打印“MyParent2 static”。反之，如果编译时无法确定某个常量的值，则该值不会放入方法调用类的常量池中，而是在程序运行时主动使用放置该常量的类。显然，代码第二部分中str的值调用了UUID类的randomUUID方法。这可确保UUID 类已初始化。所以编译时无法确定str的值，因此初始化了MyParent4类。加载静态代码块，因此首先打印“MyParent4 static”。类加载器分类
Java 虚拟机带有三个加载器。
BootStrap是根加载器，加载系统包，包括JDK核心库中的rt.jar等包。 Ext，扩展类加载器，加载多个扩展jar包中的类。系统（应用程序类）加载器Sys/App 加载您自己编写的类。要定制自己的类加载器，只需继承抽象类ClassLoader，该类通常很少使用。
家长委托机制
双亲委派模型是JVM的类加载机制。在这个模型中，除了引导加载器之外，所有其他类加载器也需要它们自己的父加载器。子加载器通过组合而不是使用继承来重用父加载器代码。当类加载器加载类文件时，它首先将类的加载委托给其父加载器，然后父加载器将其传递给顶级类加载器（引导程序）。仅当顶层无法加载时（在搜索范围内找不到此类），子加载器才会尝试加载类。 双亲委派机制可以防止Java的核心类被自定义类替换，并且在顶层加载器无法加载的情况下允许逐层加载父类。 示例代码如下。
package com.wunian.classloader; public class ClassLoaderDemo5 { public static void main(String[] args) { Object o=new Object();//jdk5附带的ClassLoaderDemo5 demo5=new ClassLoaderDemo5();//实例自定义创建一个东西。 //这里的null并不是什么都没有的意思，只是Java无法到达System.out.println(o.getClass().getClassLoader())。 //null System.out.println(demo5.getClass());getClassLoader());//AppClassLoader System.out.println(demo5.getClass().getClassLoader().getParent());//ExtClassLoader系统.out.println(demo5.getClass().getClassLoader( ).getParent ().getParent());//null //思考：为什么我定义的java.lang.String无效//jvm有它的？自己的安全机制。 //父类委托系统：如果顶层加载器无法加载，则让父类逐层加载。 //父级的委托机制可以： protected java核心类不能被自定义类替换//AppClassLoader 03 //ExtClassLoader 02 //BootStrap (top-level) 01 java.lang.String rt.jar }}Java 原生方法无法启动线程大家都知道。由于Java无法操作硬件，因此必须调用C语言库来启动线程。本质上，这意味着只要包含这个关键字，就无法到达Java作用域，只能调用底层的C语言库。 Robot类提供了许多用于鼠标和键盘交互的方法。所有这些方法都可以通过此类使用本机关键字来实现。
为什么会有土生土长的东西呢？
1995年，Java必须能够调用C和C++库，因此Java专门开辟了标记为本地方法的内存区域。
程序计数器每个线程都有自己的程序计数器。 程序计数器的内存空间很小，几乎可以忽略不计。
功能：可以看作是当前字节码执行的行号指示器。 分支、循环、跳转和异常处理都依赖于程序计数器。
如上图所示，左边是代码，右边是对应的Java字节码，“Code”栏是程序定时器，冒号右边是底层程序指令。
bipush：将int、float、String、常量值压入栈顶。
istore：将操作数堆栈中的值存储到局部变量表中。
iadd：添加。
伊穆鲁：乘法。
方法区的由来方法区（方法区）是Java虚拟机规范定义的一个可以在线程之间共享的执行数据区域，类似于堆。 方法区主要用来存储类信息、常量、字符串、静态变量、符号引用、方法代码等。 JDK1.7或更早版本
持久代：用于存储虚拟机加载类信息、常量、字符串、静态变量等，放置在持久代中。 持久代的大小是有限的，如果满了就会报OutOfMemoryError: PermGen异常。
JDK1.8以上版本
HotSpot JVM 完全去掉了持久代，加载类信息、常量、字符串、静态变量等的虚拟机都放在堆或元空间（Metaspcace）上。 Metaspace是HotSpot JVM的方法空间实现。
元空间和持久代都是JVM规范的方法区的实现。
元空间和持久代之间最大的区别是元空间不位于Java虚拟机内并使用本地内存。
设置元空间大小的JVM参数：-XX:MetaspaceSize10m
堆栈和队列
栈和队列是基本的数据结构。
栈：LIFO——后进先出（LIFO——后进先出），最后插入的元素最先输出。
队列：FIFO先进先出，最先插入的元素最先输出。
它们的结构如下图所示。
程序执行过程实际上就是压栈的过程，当栈为空时，线程终止。如下所示。
什么是堆栈？
堆栈是管理程序运行的地方，用于存储一些基本类型的值、局部变量、对象引用、方法等。
栈的优点：存储速度比堆快，仅次于寄存器，而且栈上的数据不能共享。
当使用new关键字创建对象时，实际上是在堆中创建了一个实例对象，然后在堆栈上创建了对该对象的引用，并且该引用指向堆中的实例对象。如下所示。
模拟堆栈溢出异常的代码如下：
package com.wunian.stack; /** * StackOverflow Stack Overflow*/public class StackOverflowDemo { public static void main(String[] args) { a() } //main a a a a a. stack full//java.lang .StackOverflowError private static void a() { a(); 因此，当线程终止时，堆栈的生命周期也会终止。并且线程是一致的。
堆栈原理
Java 栈的组成部分是栈帧。 每次调用函数时，都会在调用堆栈上维护一个单独的堆栈帧（stackframe）。栈帧的结构如下图所示。
下图说明了堆栈、堆和方法区之间的交互。
注：这里的栈是指JVM版本HotSpot的栈。
一些常见的JVM
HotSpot (SUN) JRockit (BEA) J9VM (IBM) 堆JVM 实例只有一个堆。您可以调整堆内存大小。 堆可以存储包含类、方法、常量和类型引用的实际信息。 堆在逻辑上分为三个部分。
新区（Young）又分为Eden区、Survivor区（s0、s1）、旧权区（Old Tenure）、永久区（Perm）。从JDK1.8开始，永久区域被元空间区域取代。它在本地内存中，而不是在JVM 中。 GC 垃圾收集主要发生在新的和高级的领域。 GC 包括常规GC 和Full GC，当堆满时会引发OutOfMemory 异常。
新生活区
新生儿区是种子诞生、生长和死亡的地方。 新区域分为伊甸园区和幸存者区。 Survivor区分为from区和to区。所有的类都是new在Eden空间中的，当Eden空间已满而程序还需要创建对象时，会触发一次轻量级GC，垃圾清理完毕后将存活的对象放入survivor中。在清理一个区域15 次之后，一些非常顽强的对象出现了，有些对象在15 次垃圾收集中幸存下来。此时，对象被发送到退休区，运行几个月后，当退休区满时，就会触发一次full GC。 假设一个项目运行一年后，整个堆空间完全被占满，有一天系统突然爆发OOM异常。此时，您必须解决OOM 问题或重新启动系统。
Sun HotSpot 虚拟机采用生成管理机制来管理堆内的内存。也就是说，不同的领域使用不同的算法。 Eden 中99% 的对象都是临时对象。
退休区
在新区域中存活15 次GC 的对象将进入退休区域。当退休空间满时，会触发完整GC。 15 次是默认值，可以更改。
永久区
持久区存储JDK本身维护的一些类和接口的元数据。这里的对象很少被垃圾回收。 如果你的系统显示OutOfMemoryError: PermGen，则意味着没有足够的持久代。可能的原因是加载了大量第三方包。
持久代因JDK 版本而异。
在JDK1.6之前，存在持久代，常量池位于方法区。
在JDK1.7中，我们有永久代，但是当我们尝试去永久代时，常量池在堆中。
从JDK1.8开始，不再有持久代，常量池被元空间取代。
注意：方法区和堆一样，都是线程共享区域，是JVM规范的逻辑部分，也称为非堆。
首先介绍堆内存调优Java环境：HotSpot、JDK1.8。
测试1（元空间在JVM内部吗？）
调整参数：
-XX:+PrintGCDetails：打印详细的垃圾收集信息。
-Xmx: 最大分配内存。默认为物理内存的1/4。
-Xms：初始分配的内存大小。默认为物理内存的1/64。
测试代码如下：
package com.wunian.oom;/** * 默认* maxMemory: 1801.0MB 虚拟机将尝试使用的最大内存量，通常为物理内存的1/4 * TotalMemory:123.0MB 虚拟机的默认内存总量会用去尝试，一般是物理内存的1/64 * * 允许自定义堆内存总量* -XX:+PrintGCDetails 打印详细的垃圾回收信息* -Xmx: 最大分配内存1/4 * -Xms: 首先分配的内存大小1/64 * * 调优参数：-Xmx1024m -Xms1024m -XX:+PrintGCDetails */public class HeapParamDemo { public static void main(String[] args) { //堆内存long maxMemory=Runtime.getRuntime () .maxMemory(); } long TotalMemory=Runtime.getRuntime().totalMemory(); System.out.println('maxMemory='+maxMemory+'bytes,'+(maxMemory/1024/) (double)1024)+'MB' );println('totalMemory='+totalMemory+'bytes,'+(totalMemory/(double)1024)+'MB');如图所示。
计算显示，虚拟机将尝试使用的最大内存量=新区域总内存+旧区域总内存，说明元空间不在JVM中。
测试2（模拟OOM）
可调参数有：-Xms8m -Xmx8m -XX:+PrintGCDetails
测试代码如下：
package com.wunian.oom;import java.util.Random;/** * * * 调参参数：-Xms8m -Xmx8m -XX:+PrintGCDetails * * GC日志分析： * [PSYoungGen: 1534K-504K(2048K)] 1534K - 656K (7680K), 0.0472431 秒] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.06 秒] * 1.GC 类型GC: 正常GC FullGC: 重度GC * 2.1534K GC 前大小* 3.504K GC 后大小* 4 (2048K) 总计size of youngGen * 5.0.0472431 秒] 清理时间* 6.user GC 占用的总CPU 时间sys OS 调用等待时间实际应用程序暂停时间* * GC: 串行执行STW (Stop The World) G1 并行执行*/public class OOMDemo { public static void main(String[] args) { //java.lang.OutOfMemoryError: Java 堆空间String str='OOM 异常'; while (true){str+=str+new Random( ) + new Random().nextInt(999999999) } }} 程序运行时，出现java.lang.OutOfMemoryError: Java堆空间异常。这是因为字符串无限增长。新的学生区已经满了。
如果我正在运行一个转储内存快照的Java 程序，并且我想测试它的运行情况，可以使用以下几种工具来查看：
jconsole（包含在JDK 中） IDEA 的调试模式Eclipse 的MAT 插件IDEA 的JProfiler 插件JProfiler 插件
JProfiler是一个性能瓶颈分析插件。
安装说明：
1.IDEA安装JProfiler插件。在Settings中搜索Plugins，搜索JProfiler，下载并安装插件，然后重启IDEA。
2. 在Windows 上安装JProfiler。请注意，安装目录路径不能包含字符或空格。
3. 激活注册码。
4、IDEA绑定JProfiler，在设置中搜索JProfiler，选择位于JProfiler安装目录下bin目录下的jprofiler.exe文件作为JProfiler可执行文件。
立即体验JProfiler 插件
首先，模拟OOM异常。调整参数为： -Xmx10m -Xms10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 代码是：
package com.wunian.oom;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.TimeUnit;/** * 转储内存快照* * jconsole、JProfile 测试* * -Xmx10m - Xms10m - XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError //如果JVM发生OOM，自动生成DUMP文件*/public class DumpDemo { byte[] bytes=new byte[1*1024*1024]; public static void main( String[ ] args) throws InterruptedException { /*System.out.println('start'); TimeUnit.SECONDS.sleep(Integer.MAX_VALUE);*///DumpDemo dumpDemo=new DumpDemo(); 尝试{while(true){ list.add(new DumpDemo()); count++;} } catch (Throwable e) {//Throwable 或ErrorSystem.out.println('count='+count ) );e .printStackTrace() ; } }} 当您运行该程序时，您会注意到项目目录中自动生成了一个DUMP 文件。使用JProfiler 打开它并分析DUMP 文件。或者，您也可以直接点击IDEA右上角的JProfiler图标。过一会儿，JProfiler会自动打开并监控当前程序的执行状态。如果您觉得使用JProfiler过于复杂，还可以直接打开位于JDK bin目录下的jconsole.exe，连接当前程序的监听端口，监控当前程序的执行状态。
