0027 教程学习笔记

0027 JVM虚拟机

1.说说java的内存结构(是结构不是模型）

　　

 

 

 方法区：又叫永久区，方法区作用：static class加载信息，静态修饰的静态变量，垃圾回收不会回收

 Java堆： 只要是new出来的都放这里，堆是所有线程都会共享的
 Java栈： 主要存放临时变量，在多线程情况下，共享局部变量不会有线程安全问题

 本地方法栈： JNI，就是java调C语言

 寄存器：每个线程都会有自己的寄存器，本地方法调用的时候记录指针位置等

 

新生代分为den区、s0区、s1区，s0和s1也被称为from和to区域，他们是两块大小相等并且可以互相角色的空间。

绝大多数情况下，对象首先分配在eden区，在新生代回收后，如果对象还存活，则进入s0或s1区，之后每经过一次

新生代回收，如果对象存活则它的年龄就加1，对象达到一定的年龄后，则进入老年代。

 

 

 

 

 垃圾回收会先从新生代中回收

新生代：刚new出不久的对象，不经常使用

老年代：经常被使用的对象

-XX:+PrintGC      每次触发GC的时候打印相关日志

-XX:+UseSerialGC      串行回收

-XX:+PrintGCDetails  更详细的GC日志

-Xms               堆初始值

-Xmx               堆最大可用值

-Xmn               新生代堆最大可用值

-XX:SurvivorRatio     用来设置新生代中eden空间和from/to空间的比例.

含以-XX:SurvivorRatio=eden/from=den/to

总结:在实际工作中，我们可以直接将初始的堆大小与最大堆大小相等，

这样的好处是可以减少程序运行时垃圾回收次数，从而提高效率。

 

-XX:SurvivorRatio     用来设置新生代中eden空间和from/to空间的比例.

1.设置最大堆内存

-Xms5m -Xmx20m -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintCommandLineFlags

2.设置新生代比例

-Xms20m -Xmx20m -Xmn1m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC

一般初始值和最大值相同，这样在后续中不用重新分配内存

-Xmn    新生代大小，一般设为整个堆的1/3到1/4左右

-XX:SurvivorRatio    设置新生代中eden区和from/to空间的比例关系n/1

总结:不同的堆分布情况，对系统执行会产生一定的影响，在实际工作中，

应该根据系统的特点做出合理的配置，基本策略：尽可能将对象预留在新生代，

减少老年代的GC次数。

除了可以设置新生代的绝对大小(-Xmn),可以使用(-XX:NewRatio)设置新生代和老年

代的比例:-XX:NewRatio=老年代/新生代

3.怎样在tomcast中设置jvm参数：在catalina.sh中添加参数

4.需求：1）可能有很多使用的对象：老年代越大越好，新生代越小越好，尽量减少老年代的gc,设置老年代：新生代=2:1比较好

JVM参数调优总结

    在JVM启动参数中，可以设置跟内存、垃圾回收相关的一些参数设置，默认情况不做任何设置JVM会工作的很好，但对一些配置很好的Server和具体的应用必须仔细调优才能获得最佳性能。通过设置我们希望达到一些目标：

• GC的时间足够的小
• GC的次数足够的少
• 发生Full GC的周期足够的长

  前两个目前是相悖的，要想GC时间小必须要一个更小的堆，要保证GC次数足够少，必须保证一个更大的堆，我们只能取其平衡。

   （1）针对JVM堆的设置，一般可以通过-Xms -Xmx限定其最小、最大值，为了防止垃圾收集器在最小、最大之间收缩堆而产生额外的时间，我们通常把最大、最小设置为相同的值
   （2）年轻代和年老代将根据默认的比例（1：2）分配堆内存，可以通过调整二者之间的比率NewRadio来调整二者之间的大小，也可以针对回收代，比如年轻代，通过 -XX:newSize -XX:MaxNewSize来设置其绝对大小。同样，为了防止年轻代的堆收缩，我们通常会把-XX:newSize -XX:MaxNewSize设置为同样大小

   （3）年轻代和年老代设置多大才算合理？这个我问题毫无疑问是没有答案的，否则也就不会有调优。我们观察一下二者大小变化有哪些影响

• 更大的年轻代必然导致更小的年老代，大的年轻代会延长普通GC的周期，但会增加每次GC的时间；小的年老代会导致更频繁的Full GC
• 更小的年轻代必然导致更大年老代，小的年轻代会导致普通GC很频繁，但每次的GC时间会更短；大的年老代会减少Full GC的频率
• 如何选择应该依赖应用程序对象生命周期的分布情况：如果应用存在大量的临时对象，应该选择更大的年轻代；如果存在相对较多的持久对象，年老代应该适当增大。但很多应用都没有这样明显的特性，在抉择时应该根据以下两点：（A）本着Full GC尽量少的原则，让年老代尽量缓存常用对象，JVM的默认比例1：2也是这个道理 （B）通过观察应用一段时间，看其他在峰值时年老代会占多少内存，在不影响Full GC的前提下，根据实际情况加大年轻代，比如可以把比例控制在1：1。但应该给年老代至少预留1/3的增长空间

 0028 垃圾回收算法

1.为什么要垃圾回收机制？

 因为C语言需要手动回收内存，Java不需要，所以需要垃圾回收机制，后台有一个GC线程执行垃圾回收，定时执行

2.你熟悉哪些垃圾回收算法？

1）引用计数法（已经淘汰了）

2）标记清除算法

3）复制算法（重要）

4）标记压缩算法（标记清除的升级方法，一般在老年代用）

5）分代算法（新生代，老年代）

6）分区算法（jdk1.7后出现）

 第三节 标记清除和复制算法

标记-清除

复制算法：只用在新生代中，新对象先放到eden区，回收后放到s0或者s1区，不会同时放到这两个区

当再次回收的时候，对象从edgn到S0或者S1,第一次到哪个区，第二次就到哪个区，如果回收S1，就将S1的值放到S0

这样来回切换，

标记-压缩算法：用在老年代，在标记-清除上做优化，

分代算法：分为新生代和老年代，根据对象存活时间不同分为新生代和老年代。目的：减少老年代的回收

问题：GC经常回收好不好？ 不好，GC在回收的时候，所有线程都会等待

垃圾回收器

1.串行回收 -- 单线程回收

2.并行回收 -- 多线程，多核回收

3.CMS回收

 

 

 

垃圾回收机制算法

引用计数法

1.1概述

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器都为0的对象就是不再被使用的，垃圾收集器将回收该对象使用的内存。

1.2优缺点

优点：

引用计数收集器可以很快的执行，交织在程序运行中。对程序需要不被长时间打断的实时环境比较有利。

缺点：

无法检测出循环引用。如父对象有一个对子对象的引用，子对象反过来引用父对象。这样，他们的引用计数永远不可能为0.而且每次加减非常浪费内存。

标记清除算法

标记-清除（Mark-Sweep）算法顾名思义，主要就是两个动作，一个是标记，另一个就是清除。

标记就是根据特定的算法（如：引用计数算法，可达性分析算法等）标出内存中哪些对象可以回收，哪些对象还要继续用。

标记指示回收，那就直接收掉；标记指示对象还能用，那就原地不动留下。

 

 

 

 

缺点

1. 1.  标记与清除效率低;
2. 2.  清除之后内存会产生大量碎片；

所以碎片这个问题还得处理，怎么处理，看标记-整理算法。

复制算法

S0和s1将可用内存按容量分成大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这块内存使用完了，就将还存活的对象复制到另一块内存上去，然后把使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对其中一块内存进行回收，内存分配时不用考虑内存碎片等复杂情况，只需要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。

复制算法的缺点显而易见，可使用的内存降为原来一半。

复制算法用于在新生代垃圾回收

标记-压缩算法

标记压缩法在标记清除基础之上做了优化，把存活的对象压缩到内存一端,而后进行垃圾清理。(java中老年代使用的就是标记压缩法)

分代收集算法

根据内存中对象的存活周期不同，将内存划分为几块，java的虚拟机中一般把内存划分为新生代和年老代，当新创建对象时一般在新生代中分配内存空间，当新生代垃圾收集器回收几次之后仍然存活的对象会被移动到年老代内存中，当大对象在新生代中无法找到足够的连续内存时也直接在年老代中创建。

对于新生代和老年代来说,新生代回收频率很高,但是每次回收耗时很短,而老年代回收频率较低,但是耗时会相对较长,所以应该尽量减少老年代的GC.

 

为什么老年代使用标记压缩、新生代使用复制算法。

垃圾回收时的停顿现象

 

垃圾回收的任务是识别和回收垃圾对象进行内存清理，为了让垃圾回收器可以更高效的执行，大部分情况下，会要求系统进如一个停顿的状态。停顿的目的是为了终止所有的应用线程，只有这样的系统才不会有新垃圾的产生。同时停顿保证了系统状态在某一个瞬间的一致性，也有利于更好的标记垃圾对象。因此在垃圾回收时，都会产生应用程序的停顿。

垃圾收集器

什么是Java垃圾回收器

Java垃圾回收器是Java虚拟机(JVM)的三个重要模块(另外两个是解释器和多线程机制)之一，为应用程序提供内存的自动分配(Memory Allocation)、自动回收(Garbage Collect)功能，这两个操作都发生在Java堆上(一段内存快)。某一个时点，一个对象如果有一个以上的引用(Rreference)指向它，那么该对象就为活着的(Live)，否则死亡(Dead)，视为垃圾，可被垃圾回收器回收再利用。垃圾回收操作需要消耗CPU、线程、时间等资源，所以容易理解的是垃圾回收操作不是实时的发生(对象死亡马上释放)，当内存消耗完或者是达到某一个指标(Threshold,使用内存占总内存的比列，比如0.75)时，触发垃圾回收操作。有一个对象死亡的例外，java.lang.Thread类型的对象即使没有引用，只要线程还在运行，就不会被回收。

串行回收器(Serial Collector)

单线程执行回收操作，回收期间暂停所有应用线程的执行，client模式下的默认回收器，通过-XX:+UseSerialGC命令行可选项强制指定。参数可以设置使用新生代串行和老年代串行回收器

年轻代的回收算法(Minor Collection)
把Eden区的存活对象移到To区，To区装不下直接移到年老代，把From区的移到To区，To区装不下直接移到年老代，From区里面年龄很大的升级到年老代。 回收结束之后，Eden和From区都为空，此时把From和To的功能互换，From变To，To变From，每一轮回收之前To都是空的。设计的选型为复制。

年老代的回收算法(Full Collection)
年老代的回收分为三个步骤，标记(Mark)、清除(Sweep)、合并(Compact)。标记阶段把所有存活的对象标记出来，清除阶段释放所有死亡的对象，合并阶段 把所有活着的对象合并到年老代的前部分，把空闲的片段都留到后面。设计的选型为合并，减少内存的碎片。

并行回收

并行回收器(ParNew回收器)

并行回收器在串行回收器基础上做了改进，他可以使用多个线程同时进行垃
圾回收，对于计算能力强的计算机而言，可以有效的缩短垃圾回收所需的尖
际时间。
ParNew回收器是一个工作在新生代的垃圾收集器，他只是简单的将串行回收
器多线程快他的回收策略和算法和串行回收器一样。
使用XX:+UseParNewGC 新生代ParNew回收器，老年代则使用市行回收器
ParNew回收器工作时的线程数量可以使用XX:ParaleiGCThreads参数指
定，一般最好和计算机的CPU相当，避免过多的栽程影响性能。

并行回收集器(ParallelGC)

老年代ParallelOldGC回收器也是一种多线程的回收器，和新生代的
ParallelGC回收器一样，也是一种关往吞吐量的回收器，他使用了标记压缩
算法进行实现。
-XX:+UseParallelOldGC 进行设置
-XX:+ParallelCThread也可以设置垃圾收集时的线程教量。

 

并CMS(并发GC)收集器

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的，整个收集过程大致分为4个步骤：

①.初始标记(CMS initial mark)

②.并发标记(CMS concurrenr mark)

③.重新标记(CMS remark)

④.并发清除(CMS concurrent sweep)

     其中初始标记、重新标记这两个步骤任然需要停顿其他用户线程。初始标记仅仅只是标记出GC ROOTS能直接关联到的对象，速度很快，并发标记阶段是进行GC ROOTS 根搜索算法阶段，会判定对象是否存活。而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间，因用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，这个阶段的停顿时间会被初始标记阶段稍长，但比并发标记阶段要短。

     由于整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中，收集器线程都可以与用户线程一起工作，所以整体来说，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。

CMS收集器的优点：并发收集、低停顿，但是CMS还远远达不到完美，器主要有三个显著缺点：

CMS收集器对CPU资源非常敏感。在并发阶段，虽然不会导致用户线程停顿，但是会占用CPU资源而导致引用程序变慢，总吞吐量下降。CMS默认启动的回收线程数是：(CPU数量+3) / 4。

CMS收集器无法处理浮动垃圾，可能出现“Concurrent Mode Failure“，失败后而导致另一次Full  GC的产生。由于CMS并发清理阶段用户线程还在运行，伴随程序的运行自热会有新的垃圾不断产生，这一部分垃圾出现在标记过程之后，CMS无法在本次收集中处理它们，只好留待下一次GC时将其清理掉。这一部分垃圾称为“浮动垃圾”。也是由于在垃圾收集阶段用户线程还需要运行，
即需要预留足够的内存空间给用户线程使用，因此CMS收集器不能像其他收集器那样等到老年代几乎完全被填满了再进行收集，需要预留一部分内存空间提供并发收集时的程序运作使用。在默认设置下，CMS收集器在老年代使用了68%的空间时就会被激活，也可以通过参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值来提供触发百分比，以降低内存回收次数提高性能。要是CMS运行期间预留的内存无法满足程序其他线程需要，就会出现“Concurrent Mode Failure”失败，这时候虚拟机将启动后备预案：临时启用Serial Old收集器来重新进行老年代的垃圾收集，这样停顿时间就很长了。所以说参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设置的过高将会很容易导致“Concurrent Mode Failure”失败，性能反而降低。

最后一个缺点，CMS是基于“标记-清除”算法实现的收集器，使用“标记-清除”算法收集后，会产生大量碎片。空间碎片太多时，将会给对象分配带来很多麻烦，比如说大对象，内存空间找不到连续的空间来分配不得不提前触发一次Full  GC。为了解决这个问题，CMS收集器提供了一个-XX:UseCMSCompactAtFullCollection开关参数，用于在Full  GC之后增加一个碎片整理过程，还可通过-XX:CMSFullGCBeforeCompaction参数设置执行多少次不压缩的Full  GC之后，跟着来一次碎片整理过程。

G1回收器

G1回收器(Garbage-First)实在]dk1.7中提出的垃圾回收器，从长期目标来看是为了取
代CMS回收器，G1回收器拥有独特的垃圾回收策略，G1属于分代垃圾回收器，区分
新生代和老年代，依然有eden和from/to区,它并不要求整个eden区或者新生代、老
年代的空间都连续，它使用了分区算法。
并行性: G1回收期间可多线程同时工作。
井发性G1拥有与应用程序交替执行能力，部分工作可与应用程序同时执行，在整个
GC期间不会完全阻塞应用程序。
分代GC:G1依然是一个分代的收集器，但是它是非两新生代和老年代一杯政的杂尊。
空间基理，G1在国收过程中，不会微CMS那样在若千tacAy 要进行碎片整理。
G1
来用了有效复制对象的方式，减少空间碎片。
利得程，用于分区的原因，G可以贝造取都分区城进行回收，帽小了国收的格想，
提升了性能。
使用.XXX:+UseG1GC 应用G1收集器，
Mills指定最大停顿时间
使用-XX:MaxGCPausel
设置并行回收的线程数量
使用-XX:ParallelGCThreads