文章目录

JVM快速入门篇
- 1.1、JVM的学习方式
- - 1.1.1、JVM的位置
  - 1.1.2、JVM的体系结构
  - 1.1.3、类加载器
  - 1.1.4、双亲委派机制
  - 1.1.5.沙箱安全机制
  - 1.1.6.Native
  - 1.1.7.PC寄存器
  - 1.1.8.方法区
  - 1.1.9.栈
  - 1.1.10.三种JVM
  - 1.1.11.堆
  - 1.1.12.新生区、永久区、堆内存调优
  - 1.1.13.使用JPofiler工具分析OOM原因
  - 1.1.14.GC：垃圾回收
  - - 1、引用计数法
    - 2、复制算法
    - 3、标记压缩清除算法
  - 1.1.15.总结
  - 1.1.16.JMM

JVM快速入门篇

1.1、JVM的学习方式

〇请你谈谈你对JVM的理解？Java8虚拟机和之前的变化更新？

〇什么是OOM，什么是栈溢出StackOverFlowError？怎么分析？

〇JVM的常用调优参数有哪些？

〇内存快照如何抓取，怎么分析Dump文件？知道吗？

〇谈谈JVM中，类加载器你的认识？

1.1.1、JVM的位置

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1.1.2、JVM的体系结构

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在栈、本地方法栈、程序计数器一定不会有垃圾

JVM调优基本指堆调优

1.1.3、类加载器

作用：加载Class文件~ new Student();

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-8TPVuAZI-1611597510314)(C:\Users\www19\Documents\ShareX\Screenshots\2021-01\SLBrowser_HReTkNUdnb.png)]

package com.wh01;public class Car {public int age;public static void main(String[] args) {//类是模板，对象是具体的Car car1 = new Car();Car car2 = new Car();Car car3 = new Car();car1.age = 1;car2.age = 2;car3.age = 3;System.out.println(car1.age);//1System.out.println(car2.age);//2System.out.println(car3.age);//3//Class文件只存在一个，但对象可以new多个不同的Class<? extends Car> c1 = car1.getClass();Class<? extends Car> c2 = car2.getClass();Class<? extends Car> c3 = car3.getClass();System.out.println(c1.hashCode());//3个结果一样System.out.println(c2.hashCode());System.out.println(c3.hashCode());}
}

1）.虚拟机自带的加载器

2）.启动类（根）加载器

3）.扩展类加载器

4）.应用程序（系统类）加载器

5）.百度双亲委派机制

1.1.4、双亲委派机制

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注意：类加载器会优先让自己的父加载器去进行加载，直到启动类加载器（BootstrapClassLoader）

启动类加载器是c写的，调不到，结果为null

双亲委派csdn：https://blog.csdn.net/codeyanbao/article/details/82875064

1.1.5.沙箱安全机制

Java安全模型的核心就是Java沙箱（sandbox），什么是沙箱？沙箱是一个限制程序运行的环境。沙箱机制就是将 Java 代码限定在虚拟机(JVM)特定的运行范围中，并且严格限制代码对本地系统资源访问，通过这样的措施来保证对代码的有效隔离，防止对本地系统造成破坏。沙箱主要限制系统资源访问，那系统资源包括什么？——CPU、内存、文件系统、网络。不同级别的沙箱对这些资源访问的限制也可以不一样。

所有的Java程序运行都可以指定沙箱，可以定制安全策略。

在Java中将执行程序分成本地代码和远程代码两种，本地代码默认视为可信任的，而远程代码则被看作是不受信的。对于授信的本地代码，可以访问一切本地资源。而对于非授信的远程代码在早期的Java实现中，安全依赖于沙箱 (Sandbox) 机制。如下图所示 JDK1.0安全模型

但如此严格的安全机制也给程序的功能扩展带来障碍，比如当用户希望远程代码访问本地系统的文件时候，就无法实现。因此在后续的 Java1.1 版本中，针对安全机制做了改进，增加了安全策略，允许用户指定代码对本地资源的访问权限。如下图所示 JDK1.1安全模型

在 Java1.2 版本中，再次改进了安全机制，增加了代码签名。不论本地代码或是远程代码，都会按照用户的安全策略设定，由类加载器加载到虚拟机中权限不同的运行空间，来实现差异化的代码执行权限控制。如下图所示 JDK1.2安全模型

当前最新的安全机制实现，则引入了域 (Domain) 的概念。虚拟机会把所有代码加载到不同的系统域和应用域，系统域部分专门负责与关键资源进行交互，而各个应用域部分则通过系统域的部分代理来对各种需要的资源进行访问。虚拟机中不同的受保护域 (Protected Domain)，对应不一样的权限 (Permission)。存在于不同域中的类文件就具有了当前域的全部权限，如下图所示最新的安全模型(jdk 1.6)

组成沙箱的基本组件：

字节码校验器（bytecode verifier）：确保Java类文件遵循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验，比如核心类。
```
类装载器
```
（class loader）：其中类装载器在3个方面对Java沙箱起作用
- 它防止恶意代码去干涉善意的代码；//双亲委派机制
- 它守护了被信任的类库边界；
- 它将代码归入保护域，确定了代码可以进行哪些操作。

虚拟机为不同的类加载器载入的类提供不同的命名空间，命名空间由一系列唯一的名称组成，每一个被装载的类将有一个名字，这个命名空间是由Java虚拟机为每一个类装载器维护的，它们互相之间甚至不可见。

类装载器采用的机制是双亲委派模式。

从最内层JVM自带类加载器开始加载，外层恶意同名类得不到加载从而无法使用；
由于严格通过包来区分了访问域，外层恶意的类通过内置代码也无法获得权限访问到内层类，破坏代码就自然无法生效。

存取控制器（access controller）：存取控制器可以控制核心API对操作系统的存取权限，而这个控制的策略设定，可以由用户指定。

奇怪的知识：Robot类可以写外挂
安全管理器（security manager）：是核心API和操作系统之间的主要接口。实现权限控制，比存取控制器优先级高。
```
安全软件包
```
（security package）：java.security下的类和扩展包下的类，允许用户为自己的应用增加新的安全特性，包括：
- 安全提供者
- 消息摘要
- 数字签名
- 加密
- 鉴别

1.1.6.Native

package com.wh02;public class Demo {public static void main(String[] args) {new Thread(()->{},"my thread name").start();}//native：凡是带了native关键字的，说明Java的作用范围达不到了，会去调用底层c语言的东西//会进入本地方法栈//调用本地方法本地接口 JNI//JNI作用：扩展Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用  最初：c、c++//Java诞生的时候c和c++流行，想立足就得能调用c和c++代码//它在内存区域中专门开辟了一块标记区域：Native Method Stack，登记 native 方法//在最终执行的时候，通过JNI加载本地方法库中的方法//Java程序驱动打印机，管理系统，掌握即可，在企业级应用中较为少见private native void start0();//调用其他接口：      Socket..WebService~..http~}

1.1.7.PC寄存器

程序计数器：Program Counter Register

每个线程都有一个计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（用来存储指向对象一条指令的地址，也即将要执行的指令代码），在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计

1.1.8.方法区

Method Area

方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数，接口代码也在此定义，简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区域；

静态变量、常量、类信息（构造方法、接口定义）、运行时的常量池存在方法区中，但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关(背)

方法区：staric、final、Class、常量池

package com.wh02;public class Test {private int a;private String name = "qinjiang";public static void main(String[] args) {Test test1 = new Test();test1.a = 1;test1.name = "qinjiang";}
}

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1.1.9.栈

1.栈：数据结构

程序 = 数据结构 + 算法（持续学习）

程序 = 框架 + 业务逻辑~：淘汰！（吃饭）

栈：先进后出、后进先出：桶

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UYQpnQFB-1611597510318)(C:\Users\www19\Documents\ShareX\Screenshots\2021-01\mspaint_4DF8vk5phV.png)]

队列：先进先出（FIFO:First Input First Output）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-k6dgHWg2-1611597510318)(C:\Users\www19\Documents\ShareX\Screenshots\2021-01\mspaint_FtnLbwScMt.png)]

喝多了吐就是栈，吃多了拉就是队列（绝了这比喻）

为什么main方法先执行最后结束？

因为main方法先压栈

栈：栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步；

线程结束，占内存就释放了，对于栈来说，不存在垃圾回收问题

一旦线程结束，栈就Over

栈：8大基本类型+对象引用+实例的方法

栈运行原理：栈帧（这部分学过了…想跳过，但笔记会不全QWQ）

简单记一下：栈底的方法先压入，先执行，栈底方法的子帧向上找第二个被压入的栈的方法的父帧，执行第二个被压入的方法，以此类推

栈满了：StackOverflowError

栈 + 堆 + 方法区：交互关系

1.1.10.三种JVM

⚪Sun公司 HotSpot Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 14.0.2+12-46, mixed mode, sharing)

⚪BEA JRockit

⚪IBM J9vm

我们学习的都是：HotSpot

1.1.11.堆

Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。

类加载器读取了类文件后，一般会把什么东西放到堆中？类，方法，常量，变量~，保存我们所有引用类型的真实变量

堆内存中还要细分为三个区域：

新生区（伊甸园区） Young/New
养老区 Old
永久区 Perm

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vvPTPqlj-1611597510319)(C:\Users\www19\Documents\ShareX\Screenshots\2021-01\SLBrowser_KmFQL4v168.png)]

GC垃圾回收主要是在伊甸园区和养老区

假设内存满了，会报OOM错误，堆内存不够！

package com.wh02;import java.util.Random;public class Hello {public static void main(String[] args) {String str = "kssj";while(true){str += str + new Random().nextInt(888888888)+new Random().nextInt(999999999);//Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Overflow: String length out of range}}
}

在JDK8以前，永久存储区改了名字（元空间）

1.1.12.新生区、永久区、堆内存调优

12.新生区、老年区

13.永久区

14.堆内存调优

新生区

类：诞生和成长的地方，甚至死亡。
伊甸园区，所有的（这里狂神说错了，大部分在伊甸园区，较大的对象在老年区，博客地址：https://blog.csdn.net/weixin_43203363/article/details/109162841）对象都是在伊甸园区new出来的。
幸存者区（0，1）

99%的对象都是临时对象，所以很少见到OOM

永久区

这个区域常驻内存的。用来存放一些jdk自身携带的Class对象，Interface元数据，存储的是Java运行时的一些环境或类信息，这个区域不存在垃圾回收！关闭jvm虚拟机就会释放这个区域的内存

一个启动类加载了大量的第三方jar包。tomcat部署了太多的应用，大量动态生产的反射类。不断的被加载。直到内存满，就会出现OOM

jdk1.6之前：永久代，常量池是在方法区
jdk1.7：永久代，但是慢慢的退化了，去永久代，常量池在堆中
jdk1.8之后：无永久代，常量池在元空间

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Bwww2Bu8-1611597510319)(C:\Users\www19\Documents\ShareX\Screenshots\2021-01\SLBrowser_R1hAW4Hgno.png)]

细化Perm后的图（又叫非堆）：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qGqDfMOI-1611597510320)(C:\Users\www19\Documents\ShareX\Screenshots\2021-01\SLBrowser_fI6srpkYqB.png)]

package com.wh02;public class Demo02 {public static void main(String[] args) {//返回虚拟机试图使用的最大内存//返回值的单位为字节long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();//返回jvm初始化的总内存long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();//看到还有一个freeMemory，自己试了下，百度说是jvm运行时从操作系统多挖的内存long free = Runtime.getRuntime().freeMemory();System.out.println("max="+max+"字节\t"+(max/(double)1024/1024)+"MB");//max=4127195136字节 3936.0MBSystem.out.println("total="+total+"字节\t"+(total/(double)1024/1024)+"MB");//total=257949696字节    246.0MBSystem.out.println("free="+free+"字节\t"+(free/(double)1024/1024)+"MB");//free=255852544字节 244.0MB//默认情况下：分配的总内存是电脑内存的1/4，而初始化内存为1/64}//OOM//1.尝试扩大堆内存看结果//2.分析内存，看一下哪个地方出现了问题（专业工具）//-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails/*max=1073741824字节   1024.0MBtotal=1073741824字节 1024.0MBfree=1071118336字节  1021.498046875MB*/
}

永久储存区（元空间）逻辑上存在，物理上不存在

1.1.13.使用JPofiler工具分析OOM原因

在一个项目中，突然出现了OOM故障，那么该如何排除-研究为什么出错-

能够看到代码第几行出错：内存快照分析工具，MAT，Jprofiler
Debug，一行行分析代码

MAT，Jprofiler作用：

分析Dump内存文件，快速定位内存泄漏
获得堆中的数据
获得大的对象
…

1.1.14.GC：垃圾回收

1、引用计数法

GC的作用区域：堆和方法区

JVM在进行GC时，并不是对这三个区域同一回收，大部分回收是新生代

新生代
幸存区（from、to）
老年区

GC两种类：轻GC（普通GC）、重GC（全局GC）

GC题目：

JVM的内存模型和分区~详细到每一个区放什么？
堆里面的分区有哪些？eden、from、to、老年区，说说他们的特点
GC的算法有哪些？标记清除法，标记压缩，复制算法，引用计数器，怎么用的？
轻GC和重GC分别在什么时候发生？

引用计数法：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-m5IO0Xq3-1611597510321)(C:\Users\www19\Documents\ShareX\Screenshots\2021-01\SLBrowser_Fgg4PVZU8H.png)]

2、复制算法

谁空谁是to

1、每次GC都会将eden活的对象移到幸存区中：一但eden区被GC后，就会是空的

2、

当一个对象经历了15次GC，都还没有死，就进养老区

-XX: -XX:MaxTenuringThreshold=15

通过这个参数可以设定进入老年代的时间

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Z7KZeAc5-1611597510321)(C:\Users\www19\Documents\ShareX\Screenshots\2021-01\SLBrowser_7qFYk5X6gK.png)]

好处：没有内存的碎片（所有垃圾都集中在一起，不是零散的）
坏处：浪费了内存空间（有一个幸存区浪费了），多了一半空间永远是空的（to区）。假设对象100%存活（极端情况）

复制算法最佳使用场景：对象存活度较低；新生区

3、标记压缩清除算法

先标记清除几次

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1rNZblhX-1611597510322)(C:\Users\www19\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210121223108988.png)]

优点：不需要额外的空间
缺点：两次扫描，严重浪费时间，会产生内存碎片

标记压缩

再压缩

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VT9GsO7g-1611597510323)(C:\Users\www19\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210121231519126.png)]

1.1.15.总结

内存效率：复制算法>标记清除算法>标记压缩算法（时间复杂度）

内存整齐度：复制算法>标记压缩算法>标记清除算法

内存利用率：标记压缩算法>标记清除算法>复制算法

思考一个问题：难道没有最优算法吗？

答案：没有，没有最好的算法，只有最合适的算法------>GC：分代收集算法

年轻代：

存活率低
复制算法

老年代：

区域大：存活率
标记清除（内存碎片不多）+标记压缩混合实现

1.1.16.JMM

JMM : Java Memory Model

1.什么是JMM？

java内存模型

2.它干嘛的？：官方，其他人的博客，对应的视频！（总之就是自己动手，这样狂神就能少点几下鼠标少说几句话）

作用：缓存一致性协议，用于定义数据读写的规则（遵循，找到这个规则）。

JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（Main Memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（Local Memory）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mApRDbQp-1611597510323)(C:\Users\www19\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210122001557076.png)]

解决共享对象可见性这个问题：volilate

3.它该如何学习？

JMM：抽象的概念，理论

内存交互操作有8种，虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的，不可在分的（对于double和long类型的变量来说，load、store、read和write操作在某些平台上允许例外）

lock （锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态
unlock （解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定
read （读取）：作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
load （载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中
use （使用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令
assign （赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中
store （存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用
write 　（写入）：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中

JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：

不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须write
不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是怼变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

JMM对这八种操作规则和对volatile的一些特殊规则就能确定哪里操作是线程安全，哪些操作是线程不安全的了。但是这些规则实在复杂，很难在实践中直接分析。所以一般我们也不会通过上述规则进行分析。更多的时候，使用java的happen-before规则来进行分析。

1.百度

2.思维导图

学习新东西是常态：

netty
Spring Cloud Alibaba

面试：

3/10 == pass，面经 = 10，分析这10个？触类旁通：百度面试题？

re操作之前，必须经过assign和load操作

一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存