性能测试全栈笔记：59.Jvm内存结构和垃圾回收
本期专题：性能测试全栈笔记：59.Jvm内存结构和垃圾回收
本期内容偏理论，较为枯燥，可自行选择学习
1.Java内存管理机制
- Java采用了自动管理内存的方式
- Java程序是运行在JVM之中的
- Java的跨平台的基于JVM的跨平台特性
- 内存的分配和对象的创建是在JVM中
- 用户可以通过一系列参数来配置JVM
2.Java运行时区域
3.Java内存结构
4.栈内存
- 线程私有
- 生命周期和线程相同
- 主要存放内容
- 基本数据类型（int,char,float,double…）
- 对象的引用，指向了对象在堆内存中起始地址
- 通过-Xss参数配置内存的分配和对象的创建是在JVM中
5.堆内存
- 堆内存是JVM中空间最大的区域
- 所有线程共享堆
- 所有的数组以及内存对象的实例都在此区域分配
- 堆内存大小通过参数进行配置
- -Xmx：最大堆内存
- -Xms：最小堆内存
- 堆内存 = 年轻代+老年代
- 年轻代 = Eden+Survivor
- Survivor = From Space(s0)+To Space(s1)
6.堆内存构成
- 堆内存构成：
- 新生代：包括三块区域，eden、from survivor(s0)、to survivor(s1)
- 老年代：old gen
7.永久代（PermGen）
- 永久代也叫（Method Area）
- 各线程共享，主方法区要存放类信息、常量、静态变量，如：public static int a = 10
- 垃圾回收行为比较少见
8.JVM结构总结
- 年轻代 = Eden+Survivor
- Survivor = From Space(s0) + To Space(s1)
- 年轻代 = Eden+From Space+To Space
- 堆内存 = 年轻代+老年代
- 堆内存=Eden+From Space+To Space+老年代
9.Java8新变化
- Java8从Jvm中移除了PermGen，使用Metaspace（元空间）来代替永久代
- Metaspace不存在Jvm中，而是存在本地内存中
- 配置元空间初始值和最大值参数：
-XX:MetaspaceSize=64m-XX:MaxMetaspaceSize=64m
10.垃圾回收-GC
三个问题：
- 哪些内存需要回收？
- 什么时候回收？
- 如何回收？
11.YoungGC和FullGC
- 新生代引发的GC叫YoungGC
- 老年代引发的GC叫FullGC
- FullGC会引起整个Jvm的用户线程暂停，待垃圾回收完毕后，才继续运行
12.对象存活状态
- 确定对象“存活”还是“si去”
- 引用计数算法
- 根搜索算法（GC Roots）
- 引用的定义
- 如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址，就称这块内存代表一个引用
13.永久代的垃圾回收
永久代回购“性价比”比较低
主要回收
废弃的常量
无用的类
- 类的所有实例都已经被回收
- 加载该类的ClassLoader已经被回收
- 该类的Class对象没有在任何地方被引用
14.堆垃圾回收算法
- 标记-清除算法
- 复制算法
- 标记-压缩算法
- 分代收集算法
15.标记-清除算法（Mark-Swap）
- 特点：
- 分为“标记”和“清除”两个阶段
- 标记完成后，统一回收
- 缺点：
- 效率，标记和清除过程效率都不高
- 空间，标记清除后会产生大量不连续的内存碎片
16.复制算法
- 特点：
- 内存分为相等的两块
- 当一块内存用完，将存活对象复制到另外一块中，
- 原内存一次性清理掉
- 复制时按照顺序分配内存，无内存碎片问题
- 新生代使用此算法
- 缺点：
- 将内存分为两半，利用率低
17.标记-压缩算法
- 特点：
- 先对存活对象进行标记
- 让所有存活对象向一边移动
- 清理掉存活对象边界外的所有内存
- 注：老年代使用此算法
18.分代收集算法
- 当代的商业虚拟机都采用“分代收集”
- 根据对象的存活周期的不同将内存划分成几块，一般Java堆分为新生代和老年代
- 新生代采用复制算法
- 老年代采用标记-压缩算法
19.垃圾收集器
- 垃圾收集器是内存回收算法的具体实现
- 没有完美的收集器
- Jvm不同的区域可以采用不同的垃圾收集器组合，主要有：
- Serial收集器（串行）
- ParNew收集器（并行）
- CMS收集器（并发）
- G1（时间优先）
20.Seria收集器
- 单线程收集器
- 用户线程全部停止（Stop the world）
- Client模式下，新生代默认收集器
- 优点：简单、高效
21.ParNew收集器
- 并行收集器，Serial收集器的多线程版本
- Server模式下Jvm默认的新生代收集器
- 默认开启的垃圾回收线程与cpu核数一致
22.CMS收集器
- 并发收集器（ConcurrentMarkSweep）
- 采用了标记-清除、标记-压缩算法
- 并发收集、低停顿
- 缺点：
- 消耗cpu
- 会产生内存碎片
- 浮动垃圾（Concurrent Mode Failure）
23.内存溢出
- 堆内存溢出
- 堆内存中存在大量对象，这些对象都有被引用，当所有对象占用空间达到堆内存的最大值，就会出现内存溢出
- OutOfMemory:Java heap space
- 永久代溢出
- 类的一些信息，如类名、访问修饰符、字段描述、方法描述等，所占空间大于永久代最大值，就会出现OutOfMemoryError:PermGen space
- 检测方法
- JDK/bin目录下有很多检测工具
- 图形界面：
- Jconsole
- Jvisualvm
- 命令行工具
- Jstat –gcutil pid 1000 100
- Jmap –histo pid | head -20
- Jmap –heap pid
- FullGC频率：建议单次FullGC时间<200ms
24.垃圾回收和CPU使用率
25.内存泄露和TPS
26.JVM常见参数
- -Xms2048m，初始堆大小，建议<物理内存的1/4，默认值为物理内存的1/64
- -Xmx2048m，最大堆大小，建议与-Xms保持一致，默认值为物理内存的1/4
- -Xmn512m，新生代大小，建议不超过堆内存的1/2
- -Xss256k,线程堆栈大小，建议256k
- -XX:PermSize=256m，永久代初始值，默认值为物理内存的1/64
- -XX:MaxPermSize=256m，永久代最大值，默认值为物理内存的1/4
- -XX:SurvivorRatio=8：年轻带中Eden区和Survivor区的比例，默认为8:1，即Eden（8），From Space（1），ToSpace（1）
- -XX:+UseConcMarkSweepGC：开启CMS垃圾回收器
27.G1垃圾回收
- G1全称是Garbage First Garbage Collector，在jdk1.7u4中开始支持。Java9中默认的垃圾收集器
- G1的设计原则就是简化性能优化的复杂性
本节详细内容请参考：深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践-第3版（pdf版）
