JVM基本原理

JVM中哪些是线程共享区

堆区和⽅法区是所有线程共享的，栈、本地⽅法栈、程序计数器是每个线程独有的

程序计算器：字节码运行行号 方法区：保存静态变量和常量，字节码 虚拟机栈：存放方法，局部变量，运行数据 本地方法栈：存放native方法 堆：存放所有创建的对象，数组等 例如 User user = new User(); user变量存放在虚拟机栈，值存在堆里

如何排查JVM问题

对于还在正常运⾏的系统：

1. 可以使⽤jmap来查看JVM中各个区域的使⽤情况
2. 可以通过jstack来查看线程的运⾏情况，⽐如哪些线程阻塞、是否出现了死锁
3. 可以通过jstat命令来查看垃圾回收的情况，特别是fullgc，如果发现fullgc⽐较频繁，那么就得进⾏ 调优了
4. 通过各个命令的结果，或者jvisualvm等⼯具来进⾏分析
5. ⾸先，初步猜测频繁发送fullgc的原因，如果频繁发⽣fullgc但是⼜⼀直没有出现内存溢出，那么表 示fullgc实际上是回收了很多对象了，所以这些对象最好能在younggc过程中就直接回收掉，避免这 些对象进⼊到⽼年代，对于这种情况，就要考虑这些存活时间不⻓的对象是不是⽐较⼤，导致年轻 代放不下，直接进⼊到了⽼年代，尝试加⼤年轻代的⼤⼩，如果改完之后，fullgc减少，则证明修改 有效
6. 同时，还可以找到占⽤CPU最多的线程，定位到具体的⽅法，优化这个⽅法的执⾏，看是否能避免 某些对象的创建，从⽽节省内存

对于已经发⽣了OOM的系统：

1. ⼀般⽣产系统中都会设置当系统发⽣了OOM时，⽣成当时的dump⽂件（- XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/base）
2. 我们可以利⽤jsisualvm等⼯具来分析dump⽂件
3. 根据dump⽂件找到异常的实例对象，和异常的线程（占⽤CPU⾼），定位到具体的代码
4. 然后再进⾏详细的分析和调试

总之，调优不是⼀蹴⽽就的，需要分析、推理、实践、总结、再分析，最终定位到具体的问题，其实用Arthas工具更好用

⼀个对象从加载到JVM，再到被GC清除，经历的过程

1. ⾸先把字节码⽂件内容加载到⽅法区
2. 然后再根据类信息在堆区创建对象
3. 对象⾸先会分配在堆区中年轻代的Eden区，经过⼀次Minor GC后，对象如果存活，就会进⼊ Suvivor区。在后续的每次Minor GC中，如果对象⼀直存活，就会在Suvivor区来回拷⻉，每移动 ⼀次，年龄加1
4. 当年龄超过15后，对象依然存活，对象就会进⼊⽼年代
5. 如果经过Full GC，被标记为垃圾对象，那么就会被GC线程清理掉

怎么确定⼀个对象到底是不是垃圾？

1. 引⽤计数算法： 这种⽅式是给堆内存当中的每个对象记录⼀个引⽤个数。引⽤个数为0的就认为是 垃圾。这是早期JDK中使⽤的⽅式。引⽤计数⽆法解决循环引⽤的问题。
2. 可达性算法： 这种⽅式是在内存中，从根对象向下⼀直找引⽤，找到的对象就不是垃圾，没找到的 对象就是垃圾。

JVM垃圾回收算法

1. 标记清除算法： a. 标记阶段：把垃圾内存标记出来 b. 清除阶段：直接将垃圾内存回收。 c. 这种算法是⽐较简单的，但是有个很严重的问题，就是会产⽣⼤量的内存碎⽚。

2. 复制算法：为了解决标记清除算法的内存碎⽚问题，就产⽣了复制算法。复制算法将内存分为⼤⼩ 相等的两半，每次只使⽤其中⼀半。垃圾回收时，将当前这⼀块的存活对象全部拷⻉到另⼀半，然 后当前这⼀半内存就可以直接清除。这种算法没有内存碎⽚，但是他的问题就在于浪费空间。⽽ 且，他的效率跟存活对象的个数有关。

3. 标记压缩算法：为了解决复制算法的缺陷，就提出了标记压缩算法。这种算法在标记阶段跟标记清 除算法是⼀样的，但是在完成标记之后，不是直接清理垃圾内存，⽽是将存活对象往⼀端移动，然 后将边界以外的所有内存直接清除。

4. 分代收集算法：在实际的Java程序中，大部分的对象存活周期都较短，基本上创建完，紧接着处理完数据就被丢弃了，大部分 Java 对象是朝生夕死的，所以我们将内存按照 Java 生存时间分为 新生代(Young) 和 老年代(Old)，前者存放短命僧，后者存放长寿佛，当然长寿佛也是由短命僧升级上来的。然后针对两者可以采用不同的回收算法，比如对于新生代采用复制算法会比较高效，而对老年代可以采用标记-清除或者标记-整理算法。这种算法也是最常用的。

   JVM Heap 分代后的划分一般如下所示，新生代一般会分为 Eden、Survivor0、Survivor1区，便于使用复制算法。 将内存分代后的 GC 过程一般类似下图所示：

   1. 对象一般都是先在 Eden区创建
   2. 当Eden区满，触发 Young GC，此时将 Eden中还存活的对象复制到 S0中，并清空 Eden区后继续为新的对象分配内存
   3. 当Eden区再次满后，触发又一次的 Young GC，此时会将 Eden和S0中存活的对象复制到 S1中，然后清空Eden和S0后继续为新的对象分配内存
   4. 每经过一次 Young GC，存活下来的对象都会将自己存活次数加1，当达到一定次数后，会随着一次 Young GC 晋升到 Old区
   5. Old区也会在合适的时机进行自己的 GC

垃圾收集器运行机制

有了垃圾回收算法，那么其具体的实现就是垃圾收集器，也是我们实际使用中会具体用到的。现代的垃圾收集机制基本都是分代收集算法；新生代和老生代也有不同的回收器。 Young与 Old区有不同的垃圾收集器，实际使用时会搭配使用，也就是上图中两两连线的收集器是可以搭配使用的。这些垃圾收集器按照运行原理大概可以分为如下几类：

1. Serial GC，串行，单线程的收集器，运行 GC 时需要停止所有的用户线程，且只有一个 GC 线程
2. Parallel GC，并行，多线程的收集器，是 Serial 的多线程版，运行时也需要停止所有用户线程，但同时运行多个 GC 线程，所以效率高一些
3. Concurrent GC，并发，多线程收集器，GC 分多阶段执行，部分阶段允许用户线程与 GC 线程同时运行，这也就是并发的意思。

什么时候会进行GC

1. Young 区的GC 都是在 Eden 区满时触发
2. Serial Old 和 Parallel Old 在 Old 区是在 Young GC 时预测Old 区是否可以为 young 区 promote 到 old 区 的 object 分配空间，如果不可用则触发 Old GC。这个也可以理解为是 Old区满时。
3. CMS GC 是在 Old 区大小超过一定比例后触发，而不是 Old 区满。这个原因在于 CMS GC 是并发的算法，也就是说在 GC 线程收集垃圾的时候，用户线程也在运行，因此需要预留一些 Heap 空间给用户线程使用，防止由于无法分配空间而导致 Full GC 发生。

什么是STW？

STW: Stop-The-World，是在垃圾回收算法执⾏过程当中，需要将JVM内存冻结的⼀种状态。在STW 状态下，JAVA的所有线程都是停⽌执⾏的-GC线程除外，native⽅法可以执⾏，但是，不能与JVM交 互。GC各种算法优化的重点，就是减少STW，同时这也是JVM调优的重点。

JVM参数有哪些？

JVM参数⼤致可以分为三类：

1. 标注指令： -开头，这些是所有的HotSpot都⽀持的参数。可以⽤java -help 打印出来。
2. ⾮标准指令： -X开头，这些指令通常是跟特定的HotSpot版本对应的。可以⽤java -X 打印出来。
3. 不稳定参数： -XX 开头，这⼀类参数是跟特定HotSpot版本对应的，并且变化⾮常⼤。

GC安全点（状态是确定的）

1. 方法返回之前
2. 调用某个方法之后
3. 抛出异常的位置
4. 循环的末尾 安全区域：在一段代码片段中，引用关系不会变