绿色的为线程私有,橘色的为线程共有
负责将 .class
文件加载到内存中,并且将该文件中的数据结构转换为方法区中的数据结构,生成一个 Class
对象
Bootstrap ClassLoader
类加载器。负责加载
jdk
自带的包。
%JAVA_HOME%/lib/rt.jar%
即JDK源码
C++
编写
null
Extension ClassLoader
。负责加载
jdk
扩展的包
便于未来扩展
%JAVA_HOME/lib/ext/*.jar%
AppClassLoader或SystemClassLOader
用于加载自定义类的加载器
CLASSPATH
路径下
ClassLoader
抽象类实现
当应用类加载器获取到一个类加载的请求的时候,不会立即处理这个类加载请求,而是将这个请求委派给他的父加载器加载,如果这个父加载器不能够处理这个类加载请求,便将之传递给子加载器。一级一级传递指导可以加载该类的类加载器。
该机制又称 沙盒安全机制 。防止开发者对 JDK
加载做破坏
loadClass
方法
使用线程上下文类加载器
sun.misc.Launcher
类
执行引擎负责执行解释命令,交给操作系统进行具体的执行
native
方法指 Java
层面不能处理的操作,只能通过本地接口调用本地的函数库( C函数库
)
一套调用函数库的接口
在加载 native
方法的时候,会将执行的 C
函数库的方法,放在这个栈区域执行
每个线程都有程序计数器,主要作用是存储代码指令,就类似于一个执行计划。
内部维护了多个指针,这些指针指向了方法区中的方法字节码。执行引擎从程序计数器中获取下一次要执行的指令。
由于空间很小,他是当前线程执行代码的一个行号指示器/
不会引发OOM
供各线程共享的运行时内存区域,存放了各个类的结构信息(一个Class对象),包括:字段,方法,构造方法,运行时常量池。
虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分,但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆),目的就是要和堆分开
主要有: 永久代或者元空间。存在GC
元空间中由于直接使用物理内存的影响,所以默认的最大元空间大小为 1/4
物理内存大小
主要负责执行各种方法,是线程私有的,随线程的消亡而消亡,不存在垃圾回收的问题。八大数据类型和实例引用都是在函数的栈内存中分配内存的。
默认大小为 512~1024K
,通过 -Xss1024k
参数修改
栈 FILO
:先进后出
队列 FIFO
:先进先出
Local Variable
。包括方法的形参和返回值
Operand Stack
。包括各种压栈和出栈操作
Frame Data
。就相当于一个个方法。在栈空间中,方法被称为栈帧
栈中执行的单位是栈帧,栈帧就是一个个方法。
main
方法压栈,成为一个栈帧
然后调用其他方法,即再次压栈
栈帧中存储了这个方法的局部变量表,操作数栈、动态链接、方法出口等
256K~756K
默认初始大小为物理内存的 1/64
,默认最大大小为 1/4
。在实际生产中一般会将这两个值设置为相同,避免垃圾回收器执行完垃圾回收以后还需要进行空间的扩容计算,浪费资源。
堆外内存: 内存对象分配在Java虚拟机的堆以外的内存,这些内存直接受操作系统管理(而不是虚拟机),这样做的结果就是能够在一定程度上减少垃圾回收对应用程序造成的影响。使用未公开的Unsafe和NIO包下 ByteBuffer
来创建堆外内存。
默认的堆外内存大小为,通过 -XX:MaxDirectMemorySize=
执行堆外内存的大小
Young Generation Space
。
Eden Space
Survivor 0 Space
Survivor 1 Space
Tenure Generation Space
Permanent Space
(方法区)
新生区
老年区
当 Eden
满了以后出发一次轻GC( Minor GC
),没有死亡的对象,年龄 +1
,存放到 from
区域
当 Eden
再次满了以后再次触发一次 GC
,没有死亡的对象放置于 to
区域,然后将 from
区域中没有死亡的对象全部置于 to
区域,年龄 +1
。之后每一次GC都会出发一次 from
和 to
的交换, 哪个区域是空的那个区域就是 to
当 survivor
区域满了以后,再次触发GC,当存在对象的年龄等于 15
的时候,就会将该对象移入老年区
MaxTenuringThreshold
通过这个参数设置当年龄为多少的时候移入
老年区满了以后触发一次 Full GC
,如果老年区无法再存放对象直接报 OOM
和 1.7
相比,仅仅是将永久代更替为了 元空间 。元空间的存放内置是 物理内存 ,而不是 JVM
中。
这样处理,可以使元空间的大小不再受虚拟机内存大小的影响,而是由系统当前可用的空间来控制。
新生区和老年区的大小比例为 1:2
,通过 -XX:NewRatio=n
设置新生代和老年代的比例,n代表老年区所占的比例。
Eden Space和Survivor Space之间的比例默认为 8:1
,通过 -XX:SurvivorRatio
设置伊甸区和幸存者区的比例
Young Generation Space
Eden Space
Survivor 0 Space
Survivor 1 Space
Tenure Generation Space
元空间(方法区)
新生区 他占据堆的1/3
老年区 他占据堆的2/3
参数 | 作用 |
---|---|
-Xms | 设置初始堆大小,默认为物理内存的1/64 |
-Xmx | 设置最大堆大小,默认为物理内存的1/4 |
-XX:+PrintGCDetails | 输出详细的GC日志 |
//设置最大堆内存为10m //-Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails 复制代码
下面我们具体分析一下GC的过程做了什么,GC日志怎么看
//GC 分配失败 GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1585K->504K(2560K)] 1585K->664K(9728K), 0.0009663 secs] //[新生代,以前占用->线程占用(总共空闲)] 堆使用大小->堆现在大小(总大小) [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2560K)] [ParOldGen: 590K->573K(7168K)] 590K->573K(9728K), [Metaspace: 3115K->3115K(1056768K)], 0.0049775 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 复制代码
minor GC
)发生在新生区的,很频繁
major GC major GC Minor GC
主要思想: 每存在一个对象引用就给这个对象加一,当这个对象的引用为零的时候,便触发垃圾回收。 一般不使用
每次新创建对象就需要添加一个计数器,比较浪费
循环引用较难处理
主要思想: 将对象直接拷贝一份,放置到其他区域
优点: 不会产生内存碎片
缺点: 占用空间比较大
使用场景: 新生区的复制就是通过复制算法来执行的。当 Minor Gc
以后,就会幸存的对象复制一份放置到 to
区
主要思想: 从引用根节点遍历所有的引用,标记出所有需要清理的对象,然后进行清除。 两步完成
缺点: 在进行垃圾回收的时候会打断整个代码的运行。会产生内存碎片
主要思想: 和标记清除算法一样,最后添加了一个步骤整理,将整理内存碎片。 三步完成
缺点: 效率低,需要移动对象。
复制算法>标记清除法>标记整理法
复制算法=标记整理法>标记清除法
标记整理法=标记清除法>复制算法
通过场景使用不同的算法,来达到最优的目的
年轻代:因为其对象存活时间段,对象死亡率高,所以一般使用复制算法
老年代:区域大,存活率高,一般采用标记清除和标记整理的混合算法。
上面我们提到标记清除算法的时候,提到了一个名词, 根节点引用 。那么什么叫做根节点引用呢?
根节点引用也成 GCRoots
,他是指垃圾回收算法进行对象遍历的根节点。即从这个对象开始往下遍历,标记需要进行回收的对象。
垃圾回收标记的过程就是:以 GCRoots
对象开始向下搜索,如果一个对象到 GCRoots
没有任何的引用链相连时,说明此对象不可用。
就是从 GCRoots
进行遍历, 可以被遍历到的就不是垃圾,没有被遍历到的就是垃圾,判定死亡
可达性对象是指,在对象链路引用的顶层是一个 GCRoot
引用
不可达对象是指,在对象链路引用的顶层不是一个 GCRoot
引用
通俗解释: 可达性对象就是对象有一个归属,这个归属有一个术语名称叫做 GCRoot
,不可达性对象就是这些对象没有归属。
栈内的局部变量引用
元空间中的静态属性引用
元空间中的常量引用
native
修饰的方法
垃圾回收器是基于 GC
算法实现的。
主要有四种垃圾回收器,不过具体有七种使用方式
单线程进行垃圾回收,此时其他的线程全部被暂停
通过 -XX:+UseSerialGC
多线程进行垃圾回收,此时其他的线程全部被暂停
GC线程和用户线程同时运行
分区垃圾回收。物理上不区分新生区和养老区,将堆内存划分为 1024
个小的 region
,每一个占据的空间在 2~32M
,每一个 region
都可能是 Eden Space
、 Survivor01 Space
、 Survivor02 Space
和 Old
区。
整体使用了标记整理算法,局部使用了复制算法。通过复制算法将GC后的对象从一个 region
向另一个 region
迁移,至于造成了内存碎片问题,通过整体的标记整理算法,避免了内存碎片的诞生
在进行垃圾回收的时候直接对一个 region
进行回收,保存下来的对象通过复制算法复制到 TO
区或者 Old
区。
逻辑上堆有四个区,每一个区的大小不定,按需分配。分为 Eden Space
, Survivor01 Space
, Old
和 Humongous
。其中 Humongous
用来存放大对象,一般是连续存储,当由于连续 region
不足的时候,会触发 Full GC
清理周围的 Region
以存放大对象
GCRoots
GCRoots
的所有的对象,进行标记
重新标记。修正被并发标记标记的对象,由于用户程序再次调用,而需要取消标记的对象。 GC线程
筛选回收。清理被标记的对象。 GC线程
用户线程继续运行
初始标记。是通过一个大对象引发的G1
并发标记
Full GC
-XX:+UseG1GC 开启GC -XX:G1HeapRegionSize=n : 设置G1区域的大小。值是2的幂,范围是1M到32M。目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域 -XX:MaxGCPauseMillis=n : 最大停顿时间,这是个软目标,JVM将尽可能(但不保证)停顿时间小于这个时间 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n 堆占用了多少的时候就触发GC,默认是45 -XX:ConcGCThreads=n 并发GC使用的线程数 -XX:G1ReservePercent=n 设置作为空闲空间的预留内存百分比,以降低目标空间溢出的风险,默认值是10% 复制代码
DefNew Default New Generation //串行垃圾回收器,新生代叫法 Tenured Old //串行垃圾回收器,老年代叫法 ParNew Parallel New Generation //新生代并行垃圾回收器,新生代叫法 PSYongGen Parallel Scavenge //新生代和老年代垃圾回收器,叫法 ParOldGen Parallel Old Generation //新生代和老年代垃圾回收器,叫法 复制代码
上图显示的是新生区和老年区可以使用垃圾回收器的所有种类,我们一个一个来说明
新生代使用 Serial Coping
垃圾回收器使用 复制算法
老年区默认使用 Serial Old
垃圾回收器,使用 标记清除算法和标记整理算法
通过 -XX:+UseSerialGC
设置
新生区使用 ParNew
垃圾回收器,使用复制算法
老年区使用 Serial Old
垃圾回收器(不推荐这样使用),使用标记清除算法和标记整理算法
通过 -XX:+UseParNewGC
启动
新生代使用并行垃圾回收
老年代使用并行垃圾回收。Java1.8中默认使用的垃圾回收器
Parallel Scavenge
收集器类似于 ParNew
也是一个新生代的垃圾收集器,使用了复制算法,也是一个并行的多线程的垃圾收集器,俗称吞吐量优先收集器。
parallel Scavenge
是一种自适应的收集器,虚拟机会根据当前系统运行情况收集性能监控信息,动态调整这些参数以提供最合适的提顿时间或者最大吞吐量
可控制的吞吐量。吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间),
同时,当新生代选择为 Parallel Scavenge
的时候,会默认激活老年区使用并行垃圾回收
通过 -XX:UseParallelGC或者-XX:UseParallelOldGC
两者会互相激活
-XX:ParallelGCThreads=n
表示启动多少个GC线程 cpu>8时 N=5或者8
cpu<8时 N=实际个数
Serial Old
是 Serial
垃圾收集器老年代版本,是一个单线程的收集器,使用 标记整理算法 ,运行在 Client
中的年老代垃圾回收算法
与新生代的 Serial GC
相关联
Parallel Old/
采用 标记整理算法 实现
与新生代的 Parallel Scavenge GC
相关联
CMS
收集器( Concurrent Mark Sweep
并发标记清除):一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器
适合应用在互联网站或者 B/S
系统的服务器上,重视服务器的响应速度
CMS
非常适合堆内存大、 CPU
核数多的服务端应用,也是 G1
出现之前大型应用的首选收集器
通过 -XX:+UseConcMarkSweepGC
指令开启
SerialGC
作为备用收集器 CMS initial mark GCRoots GC
CMS concurrent mark
)和用户线程一起遍历
GCRoots
,标记需要清除的对象
CMS remark
)。修正标记期间,对因用户程序继续运行而不需要进行回收的对象进行修正
CMS concurrent sweep
)和用户线程一起清除所有标记的对象
并发收集低停顿
并发执行,对CPU资源压力大
采用标记清除算法会导致大量的内存碎片
参数(-XX:+……) | 新生代垃圾回收器 | 新生代算法 | 老年代垃圾回收器 | 老年代算法 |
---|---|---|---|---|
UseSerialGC | SerialGC | 复制算法 | Serial Old GC | 标整 |
UseParNewGC | Parallel New GC | 复制算法 | Serial Old GC | 标整 |
UseParllelGC | Parallel Scavenge GC | 复制算法 | Parallel GC | 标整 |
UseConcMarkSweepGC | Parallel New GC | 复制算法 | CMS和Serial Old GC | 标清 |
UseG1GC | 整体标整 | 局部复制 |
G1不会引发内存碎片
G1对内存的精准控制,可以精准的去收集垃圾。 根据设置的GC处理时间去收集垃圾最多的区域
java内存模型。是一种规范。
原子性
可见性
有序性
voliatile关键字你了解吗?
Lock和Synchronized锁原理
集合安全类
你想知道的SQL优化的四大方法
SpringBoot自定义错误信息原理
你了解线程池吗?本文使用 mdnice 排版