jv m理解以及调优

### JVM理解及调优 #### 一、JVM概述与架构 JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）是运行Java程序的核心环境，它不仅是一个操作系统上的应用程序或进程，更是一个具备自身生命周期与代码数据空间的独立运行环境。在深入讨论JVM的调优策略前，我们首先来了解一下JVM的基本架构。 **1.1 JVM图示** JVM的典型结构如图所示： - **程序计数器(Program Counter Register)**：当前线程所执行的字节码的行号指示器。 - **Java虚拟机栈(JVM Stack)**：用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。 - **本地方法栈(Native Method Stack)**：与虚拟机栈作用相似，但为虚拟机使用到的Native方法服务。 - **Java堆(Heap)**：JVM管理的最大一块内存区域，存放所有类实例和数组对象。 - **方法区(Method Area)**：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。 **1.2 JVM运行数据区域的三大核心** - **Eden区**：新创建的对象一般会被放置于此区。 - **Survivor区**：分为From和To两个部分，通过多次垃圾回收，逐渐将对象迁移到该区域，以判断其是否值得长期保存。 - **Old区**：经过多次Survivor区筛选后存活下来的对象会被移动到这里。 #### 二、JVM的构成及其详解 **2.1 新生代与Old代** - **新生代**的大小对于性能有着重要影响。合理的新生代大小可以减少Full GC的发生频率，提升应用的整体性能。 - **Old代**中对象的回收速度通常低于Young代，这是因为Old代中的对象生存周期较长，往往不易被回收。 **2.2 对象晋升机制** - 在JVM中，对象的年龄（Age）默认设置为0，通过一系列的GC过程后，年龄达到一定阈值（默认为15）的对象会被晋升至Old代。 - 特殊情况下，即使对象年龄未达到15也会晋升到Old代，比如Survivor区中相同年龄的对象总和大于或等于Survivor区的一半时。 - 如果对象太大（例如，大型数组），则直接进入Old代。 **2.3 Metaspace** - Metaspace用于存储类元数据，其初始大小因平台而异（32位系统为12MB，64位服务器级系统为16MB）。 - Metaspace的一个重要特点是可动态扩展，可以通过设置最小和最大可用空间比例来控制其大小变化。 **2.4 Java对象内存逃逸技术** - 这种技术允许某些对象不在Heap区域内分配内存，从而减少了GC的频率和负担，提高了GC的效率。 - 内存逃逸技术可以应用于特定场景，例如使用本地内存分配等技术来实现。 #### 三、GC（Garbage Collection）原理与策略 **3.1 GC清除/标记算法** - 当内存空间耗尽时，GC会停止程序执行，执行标记和清除操作，标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象。 **3.2 GC标记/整理** - 标记/整理算法在标记的基础上增加了对空闲内存块的整理操作，以减少内存碎片化。 **3.3 GC复制** - 复制算法将内存区域划分为多个相等的部分，每次只使用一部分，当这部分用完后，通过复制活对象到另一部分来实现垃圾回收。 **3.4 串行、并行、并发垃圾回收机制** - **串行垃圾回收**机制适用于资源较少的环境，因为它使用单一线程进行垃圾回收。 - **并行垃圾回收**机制利用多线程加速垃圾回收过程，适合多核处理器环境。 - **并发垃圾回收**机制使得垃圾回收与应用程序同时进行，极大地减少了应用的暂停时间。 #### 四、特定GC策略详解 **4.1 CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器** - CMS收集器主要用于减少Full GC对应用程序的影响，通过并发标记和清理阶段来实现。 - CMS收集器在Full GC时，除了最初标记和重标记阶段外，其余过程都是并发执行的，这大大降低了GC暂停时间。 **4.2 Serial收集器** - 单线程方式进行垃圾回收，现在已经较少使用。 **4.3 ParNew收集器** - 使用多线程并行执行垃圾回收，适用于多核处理器环境，提高整体吞吐量。 **4.4 Parallel收集器** - 类似于ParNew，但提供了更多的吞吐量控制选项。 **4.5 G1收集器** - 相对较新的收集器，设计目的是取代CMS收集器，采用分区管理堆内存的方式，可以在不显著增加暂停时间的前提下处理较大的堆。 #### 五、案例分析与工具 **5.1 MAT对dump文件分析** - MAT（Memory Analyzer Tool）可以帮助分析Java应用程序的内存使用情况，包括浅堆（Shallow Heap）和深堆（Retained Heap）等指标。 - **浅堆**表示对象自身占用的空间。 - **深堆**则是指该对象及其子对象共同占用的空间总和。 通过以上内容的详细介绍，我们可以看到JVM的复杂性和调优的重要性。正确的理解和运用JVM的相关概念和技术，不仅可以提高应用程序的性能，还能降低资源消耗，优化系统的整体表现。