JVM 理解性学习（一）

重新学习，重新理解

1、类加载过程等

　　验证：.class 文件加载到 JVM 里的时候，会验证下该文件是否符合 JVM 规范。

　　准备：给实体类分配内存空间，以及给类变量（static 修饰）分配"默认值"。

　　解析：将符号引用替换为直接引用。

　　初始化：将类初始化，如果有父类且父类未初始化，会先初始化父类，再初始化此类。然后再对各个变量赋值。

　　一个线程一个虚拟机栈，一个方法对应一个栈帧，栈帧里存了局部变量等信息。

　　程序计数器主要是记录当先线程执行到的字节码位置。

2、JVM 参数设置

　　java -Xms512M -Xmx512M -Xmn256M -Xss1M -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=128M -jar App.jar

　　堆内存和最大内存512M，新生代256M，栈内存1M，元数据内存和最大内存128M。

3、四种引用

　　引用：一个引用指向一个堆中的对象。

　　强引用：还有局部变量或者静态类变量等指向对象，此时该对象不可被回收（任意情况）。

　　软引用：如果堆中新生代内存满了，发生 minorGC，就会回收该软引用。

4、新生代3区的思想

　　将新生代分为3个区 Eden 区，2个 Survivor 区。用到了复制算法，而一般情况下，MinorGC 后存活的对象只有垃圾回收之前的1%。所以三个区的比例一般是8:1:1。

　　当 Eden 区对象占满了内存，触发 MinorGC ，就会把存活对象放在一个 Survivor 区，然后清除 Eden 区。

　　当发生第二次 MinorGC 时，就会把 Eden 区和存了对象的 Survivor 区的存活对象，放到第二个 Survivor 区。然后清除 Eden 区和第一个Survivor 区的死亡对象。

5、新生代对象进老年代对象的几种情况

　　1)、躲过15次 minorGC 之后从新生代进入老年代；

　　2）、大对象直接进入老年代。有一个 JVM 参数 '-XX:PretenureSizeThreshold' 设置值为字节数，创建超过该大小的对象直接进入老年代。

　　3）、动态年龄判断：当前放对象的 Survivor 区，相同年龄的一批对象（以及小于该年龄）的总内存大于该区的内存的50%，大于该年龄的其他老对象，就会进入老年代（例如1,2,3岁年龄的对象占了 S 区的50%以上，就会把大于3岁的对象移动到老年代去。所以尽量让 S 区中的对象，占比尽量少于 50%）；

　　4）、Eden 区存活对象太多，超过了 Survivor 的大小，就直接把这些对象都转移到老年代去。（空间担保机制）

　　3、4点是可能造成频繁 FullGC 的原因。

　　老年代内存分配担保规则：在执行一次 MinorGC 之前，JVM 会先检查一下老年代可用的内存空间，是否大于新生代所有对象的总大小。小于也没有关系，只要开启了担保规则，就不会关注于新生代所有对象的大小，而会关注新生代多次 MinorGC 的回收垃圾对象的平均大小。

　　触发 FullGC：

　　Survivor 区域放不下每次 MinorGC 后存活的对象，所以直接放入了老年代，以至于没发生几次 MinnoGC 后，就会触发 FullGC。

　　假如老年代可用内存小于新生代所有对象的大小，就会检查一个参数是否设置。设置后，遵循老年代空间分配担保原则，就会检查老年代的内存大小，是否大于之前 MinorGC 后进入老年代的对象的平均大小。

　　如果判断失败，或者没有设置参数，就会触发 FullGC。

　　尽量少 FullGC 思路：

　　　　1）、将对象在新生代存活年龄又15变大，改为30或更大；

　　　　2）、禁止对象动态年龄，防止对象还未活到30次 MinorGC 就移到老年代；

　　　　3）、将新生代占的内存空间调大，并且将 Surivivor 区域调大。保证每次 MinorGC 后存活的对象能放在 Surivvor 区域，不会因为 Survivor 区域过小，直接将对象放老年代。

6、ParNew 和 CMS 垃圾回收器

　　多线程并发的机制，性能更好，一般是线上生产系统的标配。

　　JVM 优化，指减少垃圾回收的频率，降低垃圾回收的时间，减小垃圾回收对系统运行的影响。

　　Stop th World ：在垃圾回收的时候，停止系统的运行，停止对象的创建。

　　ParNew：多线程垃圾回收机制。在合适的时机执行 MinorGC，停止程序运行，禁止程序继续创建对象，用多个垃圾回收线程去回收垃圾对象。（多线程是为了适应多核 CPU）

　　指定参数： XX:+UsePerNewGC ，JVM 启动，新生代就是用 PerNew 垃圾回收器了。

　　CMS：标记清理算法，采取的是垃圾回收线程和系统工作线程，尽量同时执行的模式来处理的。

　　分为四个阶段：初始标记、并发标记、重新标记、并发清理。

　　初始标记：让系统的工作线程全部停止，进入 "Stop the World" 状态。去标记 GC Roots，方法的局部变量和类的静态变量是 GC Roots，类的实例变量不是 GC Roots。（暂停工作线程的速度很快，只是为了标记 GC Roots 直接引用的变量）（标记活着的---有引用的对象）

　　并发标记：对老年代所有的对象都进行 GC Roots 追踪，是最耗时的。追踪所有对象是否从根源上被 GC Roots 引用了。但是最耗时的垃圾回收线程，是和系统运行的线程并发进行，所以不影响系统。（因为老年代大多数对象都是存活的）

　　重新标记：让系统停下来，进入 "Stop the World" 阶段。重新标记下第二阶段新创建的对象，还有一些已有对象可能失去引用，变成垃圾对象。（再找到活着的少部分，其他都是垃圾对象）

　　并发清理：很耗时，清理之前标记为垃圾的对象即可。（之前标记了存活和垃圾）垃圾回收线程，也是和系统运行线程并发执行。

　　真正耗时的第二和第四阶段，是和工作线程并发进行。第一和第三阶段，虽然停止了工作线程，但是工作内存不多，不太耗时。

　　CMS 并发垃圾回收机制会有几个问题：

　　　　第一个问题：消耗 CPU 资源。

　　　　第二个问题：在垃圾回收的时候，会新产生浮动垃圾对象，如果该对象占内存超过了老年代预留的内存，就会发生 Concurrent Mode Failure ，并发失败，执行 Serial Old 垃圾回收器，强行 Stop th World。

　　　　第三个问题：内存碎片问题。Full GC 后再次 Stop the World ，停止工作线程，整理碎片。把存活对象移到一起。

　　所以为什么 FullGC 比 MinorGC 要慢10倍还多，主要就是算法的不同，以及 FullGC 后还进行内存整理。

　　-XX:CMSInitiatingOccupancyFaction 参数可以设置老年代中对象占多少比例的时候，触发 CMS 垃圾回收器的回收机制，默认92%。

个人学习以及总结

　　1、如果新生代中对象太多，并且老年代可用内存不是很大（新生代对象内存 > 老年代可用内存），没有空间担保规则，那么就会频繁出发 FullGC。

　　2、MinorGC 很快的原因：采用复制算法，一次 MinorGC 存活的对象少，迁移的存活对象就少，迁移就快。迁移完存活对象后，就直接清理垃圾对象，速度就快。

　　3、并发标记：怎么一边标记存活对象，一边标记垃圾对象。就是在垃圾回收线程工作的同时，让系统线程也运行。这样有引用的就是存活对象，没有引用的就是垃圾对象。（主要是标记垃圾对象，所以会产生浮动垃圾）

　　4、为什么优化 JVM：内存分配、参数设置不合理，导致对象频繁进入老年代，频繁触发老年代 FullGC，导致系统每个几分钟就要停顿几秒。

　　5、YGC 就算频繁一些，也不会对系统产生很大影响。主要还是 FullGC 对系统的停顿时间太长。