初探

• Java代码运行，Java源文件（.java）-- > javac编译 -->字节码文件（.class）–> JVM --> 计算机底层指令和硬件
• jvm，Java虚拟机，不同的操作系统有不同版本的JVM虚拟机。JVM从软件层面，隐藏了底层技术实现的复杂性，屏蔽了不同机器不同操作系统的底层细节，保证Java代码，编写一次，到处执行。Write Once,Run Anywhere.

JDK、JRE与JVM

• Java，是一种面向对象的编程语言，属于高级语言。1995年，Java之父，詹姆斯·高斯林（高司令），Oak --> Java。
• JDK Java开发工具包，包含JRE。
• JRE Java运行时环境，包含JVM。
• JVM Java虚拟机，包含运行时数据区、执行引擎、本地库接口等。

内存结构

• 堆和方法区，是线程共享区
• 栈，本地方法栈、程序计数器，是线程独占区

堆

• new的对象都放在堆里

年轻代（占堆内存的1/3）

• Eden，占年轻代的80%，程序数据先往Eden里写入，当Eden内存用完时，触发Minor GC，垃圾对象被清理，非垃圾对象被复制到Survivor区域，这些对象的分代年龄加1。
• Survivor，占年轻代的20%，分为2部分，各占10%；当触发Minor GC 时，Survivor区域里的垃圾对象也会被清理，非垃圾对象在Survivor的两个分区相互移动，这些对象的分代年龄继续加1。
• S0 1/3 * 10%
• S1 1/3 * 10%

老年代（占堆内存的2/3）

• 大对象直接进入老年代，可以通过 -XX:PretenureSizeThreshold 设置，超过这个值，对象直接在Old区分配内存。这个参数只在Serial和ParNew2个收集器下有效。
• 长期存活的对象进入老年代。当Survivor区里的非垃圾对象分代年龄达到阈值（默认15，可通过 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置），就会将这些对象移入老年代。
• 对象动态年龄判断。Minor GC时，当一批对象的总大小大于Survivor区内存大小的50%（可通过 -XX:TargetSurvivorRatio指定），会被放入Old区分配内存。
• Minor GC后，Survivor区放不下，多余的部分也会放入到Old区域。
• 当老年代内存被占用完，就会触发full GC。
• 当full GC 后，old区域空间还是不够分配，程序抛出异常OutOfMemoryError: Java heap space。

栈

• 栈，遵循后进先出原则
• 一个方法，分配一个栈帧
• 局部变量表，存储方法的局部变量，存储变量的指针
• 操作数栈，存储变量的值
• 动态链接
• 方法出口，方法运行结束，返回主线程

程序计数器

• 当前线程正在运行的代码的位置（行号）

方法区

• 存储类信息，类的常量和静态变量

本地方法栈

• native 本地方法，调用本地系统的接口或者本地外部c程序的接口

垃圾回收机制

• GC Roots根节点：线程栈的本地变量，静态变量、本地方法栈的变量等等
• 讲“GC Roots”对象作为起点，从这些节点开始搜索引用的对象，找到的对象标记为非垃圾对象，其余未标记的对象都是垃圾对象。
• Eden满时触发Minor GC
• Old满时触发full GC

性能监控工具

jconsole

• java启动命令添加jvm参数 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 可以输出内存溢出时的堆栈

jmap

• 查看堆内存使用情况
• 命令 ： jmap -heap

jvisualvm

• java 6,7，8自带的jvm调优工具
• java9及以后，就停止使用java VisualVM了，改用Graal VisualVM了
• 查看heap堆得Eden、Old，需要安装一个Visual GC插件。安装方法很简单，找到jdk目录的bin下面，打开jvisualvm.exe，然后 工具-》插件，选择Visual GC即可，在线安装如果不行，可以先下载再安装。
  

性能调优案例

概念

• STW : Java中Stop-The-World机制.
• 执行垃圾收集算法时，Java应用程序的其他所有线程都被挂起，只执行垃圾收集。这是Java中一种全局暂停现象，会给程序使用者带来非常不好的体验（卡顿）。
• jvm调优，就是为了减少full GC 的次数，减少STW时间，发挥出机器原本就有的性能，使程序更加稳定高效的运行，最终给程序使用者带来更好的使用体验。

部分JVM参数

• Xms 设置java程序启动时堆内存128M（默认为物理内存1/64,且小于1G）
• Xmx 设置最大堆内存256M，超出后会出现 OutOfMemoryError（默认为物理内存1/64,且小于1G）
• Xmn 堆内存，新生代区域大小
• Xss 设置线程栈的大小 1M（默认1M）
• XX:MinHeapFreeRatio=40：设置堆空间最小空闲比例（默认40）（当-Xmx与-Xms相等时，该配置无效）
• XX:MaxHeapFreeRatio=70：设置堆空间最大空闲比例（默认70）（当-Xmx与-Xms相等时，该配置无效）
• XX:NewRatio=2：设置年轻代与年老代的比例为2:1
• XX:SurvivorRatio=8：设置年轻代中eden区与survivor区的比例为8：1：1
• XX:MetaspaceSize=64M：设置元数据空间初始大小（取代-XX:PermSize）
• XX:MaxMetaspaceSize=128M：设置元数据空间最大值（取代之前-XX:MaxPermSize）
• XX:TargetSurvivorRatio=50：设置survivor区使用率。当survivor区达到50%时，将对象送入老年代

调优

• 可以根据实际需要分配堆内存大小，运行程序，触发full GC，再根据实际情况调优
• 如果条件足够，可以多分配点内存。可以适当调大Eden，让更少的临时对象进入Old区。
• 可以考虑使用G1
• 可以参考这篇博客，讲的比较详细。

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