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JVM学习

news 来源：原创 2024/9/28 7:47:35

JVM的理解以及java8的了解

JVM简介：
java虚拟机本质是就是一个程序，通过类加载器加载java文件到数据区，然后用引擎与操作系统进行交互

运行在操作系统之上，与硬件没有直接交互

加载java文件

JVM classloader类加载器的（继承关系）

1.启动类加载器（bootstrap--c++）
虚拟机自带的加载器(路径jre/lib/rt.jar),加载java自带的class文件，java依赖库（jre中），获取加载器返回对象null
2.扩展类加载器（Extension--java）
加载第三方依赖类（第三方jar包）获取加载器为：ExtClassLoader
3.应用程序类加载器（App--java）：也叫系统类加载器，加载当前应用的classpath的所有类
AppClassloader 自定义类当前的加载器
4.自定义加载类（自己编写继承实现类 Java.lang.ClassLoader）

连接操作系统

执行引擎Execution Engine

native interface

java本身不能对操作系统底层进行访问和操作但是可以通过JNI接口调用其他语音来实现对底层的调用

核心块

Native Method Stack

native栈，存放native方法

PC寄存器

每一个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，只想方法区中的方法字节码（用来存储指向下一条指令的地址，也即将执行的代码），有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

栈

1、也叫栈内存，主管java程序的运行，线程创建时创建，它的生命周期跟随线程的生命周期；线程结束，栈内存就释放， $\color{red}{red}$ $\color{blue}{对于栈来说不存在垃圾回收问题}，只要线程一结束,栈就over，生命周期和线程一致，是线程私有的
基本类型的变量、实例方法、引用类型变量都是在函数的栈内存中分配
2、java.lang.StackOverflowError
一致调用栈中的方法，死循环递归调用；导致java.lang.StackOverflowError

方法区

方法去是线程共享的，通常用来保存装在的类的原结构信息

堆（Heap）

堆内存逻辑上分为三个区：

1.新生区
- a.伊甸区
new 的对象存放在伊甸园区，
- b.幸存0区
- c.幸存1区
默认幸存15次之后去养老区
2.养老区
3.永久存储区（非堆内存）java不在有永久带，取而代之的是【元空间】
堆内调优
XX|名称|介绍
-|-|-
-Xms|堆内存的初始大小|设置初始分配大小，默认为物理内存的“1/64”
-Xmx|堆内存的最大设置|最大分配内存，默认为屋里内存的“1/4”

垃圾回收（GC）

Minor（次要的） GC 轻量级的垃圾回收
YGC ：对新生代堆进行gc。频率比较高，edn区空间不足时执行young GC
Major（重大的） GC
FGC ：old区空间不足时，perm空间不足，调用system.gc(), ygc的悲观策略都会执行FGC

Java 8 不再有永久带，取而代之的是元空间（Metaspace）

堆内存溢出，GC回收的速率小于垃圾产生的速率；以至于垃圾的大小大于jvm设置的最大内存

java.lang.OutOfMemoryError：
String str = "www.baidu.com";
        while (true){
            str = str + new Random().nextInt(12122) + new Random().nextInt(99999999);

       }

MAT eclipse Memory Analyzer

内存快照文件抓取与分析

分析dump文件，快速定位内存泄漏问题

-Xms1m -Xmx8m -XX:+heapDumpOutOfMemoryError 生成内存快照文件(MAT分析)

javap jmap jstack jinfo jqs jshell

说明

类加载器机制：双亲委派机制 + 沙箱机制：防止恶意代码对java代码的破坏，表现：不能自己编写原有的类，如自定义String类

什么是OOM，写代码实现Stack Overflow和OutOfMemoryError

JVM常用的调优

内存快照抓取和MAT分析hprof文件

idea 内存快照抓取hprof文件

-XX:+heapDumpOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=D:\dump\gc.hprof

常见的OOM以及解决办法

1、OOM for Heap=>例如：Java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

【分析】
此OOM是由于JVM中heap的最大值不满足需要，将设置heap的最大值调高即可，参数样例为：-Xmx2G
【解决方法】
调高heap的最大值，即-Xmx的值调大。

2、OOM for Perm=>例如：java.lang.OutOfMemoryError: Java perm space
【分析】
此OOM是由于JVM中perm的最大值不满足需要，将设置perm的最大值调高即可，参数样例为：-XX:MaxPermSize=512M
【解决方法】
调高heap的最大值，即-XX:MaxPermSize的值调大。
另外，注意一点，Perm一般是在JVM启动时加载类进来，如果是JVM运行较长一段时间而不是刚启动后溢出的话，
很有可能是由于运行时有类被动态加载进来，此时建议用CMS策略中的类卸载配置。
如：-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+CMSClassUnloadingEnabled
3、OOM for GC=>例如：java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
【分析】
此OOM是由于JVM在GC时，对象过多，导致内存溢出，建议调整GC的策略，在一定比例下开始GC而不要使用默认的策略，或者将新代和老代设置合适的大小，
需要进行微调存活率。
【解决方法】
改变GC策略，在老代80%时就是开始GC，并且将-XX:SurvivorRatio（-XX:SurvivorRatio=8）和-XX:NewRatio（-XX:NewRatio=4）设置的更合理。
4、OOM for native thread created=>例如：java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
【分析】
参考如下：
(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory) / (ThreadStackSize) = Number of threads
MaxProcessMemory 指的是一个进程的最大内存
JVMMemory JVM内存
ReservedOsMemory 保留的操作系统内存
ThreadStackSize 线程栈的大小
如果JVM内存调的过大或者可利用率小于20%，可以建议将heap及perm的最大值下调，并将线程栈调小，即-Xss调小，如：-Xss128k
【解决方法】
在JVM内存不能调小的前提下，将-Xss设置较小，如：-Xss:128k
5、OOM for allocate huge array=>例如：Exception in thread "main": java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit

分析】
此类信息表明应用程序（或者被应用程序调用的APIs）试图分配一个大于堆大小的数组。例如，如果应用程序new一个数组对象，大小为512M，但是最大堆大小为256M，因此OutOfMemoryError会抛出，因为数组的大小超过虚拟机的限制。
解决方法】
（1）、首先检查heap的-Xmx是不是设置的过小
（2）、如果heap的-Xmx已经足够大，那么请检查应用程序是不是存在bug，例如：应用程序可能在计算数组的大小时，存在算法错误，导致数组的size很大，从而导致巨大的数组被分配。
6、 OOM for small swap=>例如：Exception in thread "main": java.lang.OutOfMemoryError: request bytes for . Out of swap space?

【分析】
抛出这类错误，是由于从native堆中分配内存失败，并且堆内存可能接近耗尽。这类错误可能跟应用程序没有关系，例如下面两种原因也会导致错误的发生：
（1）操作系统配置了较小的交换区
（2）系统的另外一个进程正在消耗所有的内存
【解决方法】
（1）、检查os的swap是不是没有设置或者设置的过小
（2）、检查是否有其他进程在消耗大量的内存，从而导致当前的JVM内存不够分配。