賀蘭縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局網(wǎng)站,山東網(wǎng)站seo,車輪違章查詢是什么網(wǎng)站開發(fā),做網(wǎng)站需要買多大空間JVM深度解析#xff1a;運行時數(shù)據(jù)區(qū)類加載GC調(diào)優(yōu)實戰(zhàn)#xff08;附參數(shù)示例#xff09; 摘要 若對您有幫助的話#xff0c;請點贊收藏加關(guān)注哦#xff0c;您的關(guān)注是我持續(xù)創(chuàng)作的動力#xff01;有問題請私信或聯(lián)系郵箱#xff1a;funian.gmgmail.com Java虛擬機(jī)#…JVM深度解析運行時數(shù)據(jù)區(qū)類加載GC調(diào)優(yōu)實戰(zhàn)附參數(shù)示例摘要若對您有幫助的話請點贊收藏加關(guān)注哦您的關(guān)注是我持續(xù)創(chuàng)作的動力有問題請私信或聯(lián)系郵箱funian.gmgmail.comJava虛擬機(jī)JVM是Java“一次編寫到處運行”的核心基石其底層機(jī)制運行時數(shù)據(jù)區(qū)、類加載、垃圾回收直接決定了Java程序的性能上限。本文從“基礎(chǔ)原理→核心機(jī)制→實戰(zhàn)調(diào)優(yōu)”三層邏輯系統(tǒng)拆解JVM核心知識點先剖析運行時數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存布局與OOM場景再詳解類加載機(jī)制與雙親委派模型接著深入垃圾回收算法與收集器選型最后給出可直接落地的調(diào)優(yōu)參數(shù)、步驟與問題排查方案。一、JVM核心定位與作用JVMJava Virtual Machine是運行Java字節(jié)碼.class文件的虛擬計算機(jī)核心作用跨平臺屏蔽操作系統(tǒng)差異Java代碼編譯為字節(jié)碼后可在任意支持JVM的平臺運行內(nèi)存管理自動分配/回收內(nèi)存垃圾回收GC減少手動內(nèi)存操作風(fēng)險字節(jié)碼執(zhí)行將字節(jié)碼翻譯為本地機(jī)器指令協(xié)調(diào)CPU、內(nèi)存等硬件資源安全保障通過類加載校驗、沙箱機(jī)制防止惡意代碼執(zhí)行。二、運行時數(shù)據(jù)區(qū)JVM內(nèi)存布局JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)是內(nèi)存分配的核心分為線程私有區(qū)隨線程創(chuàng)建/銷毀和線程共享區(qū)全局唯一隨JVM啟動/關(guān)閉直接關(guān)聯(lián)OOMOutOfMemoryError問題。2.1 內(nèi)存區(qū)域總覽區(qū)域類型包含區(qū)域核心特點線程私有程序計數(shù)器、虛擬機(jī)棧、本地方法棧線程隔離無線程安全問題OOM概率低線程共享堆、方法區(qū)元空間所有線程共用GC主要回收區(qū)域OOM高發(fā)區(qū)其他直接內(nèi)存堆外內(nèi)存不屬于JVM規(guī)范由NIO使用需手動管理2.2 各區(qū)域詳細(xì)解析1程序計數(shù)器Program Counter Register作用記錄當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼行號如跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、異常處理時的位置標(biāo)記特點線程私有每個線程有獨立計數(shù)器唯一不會發(fā)生OOM的區(qū)域內(nèi)存占用極小若執(zhí)行native方法計數(shù)器值為undefined。2虛擬機(jī)棧VM Stack作用存儲線程執(zhí)行方法時的棧幀局部變量表、操作數(shù)棧、方法出口等棧幀結(jié)構(gòu)局部變量表存儲方法參數(shù)、局部變量int、long、對象引用等操作數(shù)棧方法執(zhí)行時的臨時數(shù)據(jù)棧如算術(shù)運算、方法調(diào)用參數(shù)傳遞常見異常StackOverflowError線程請求棧深度超過虛擬機(jī)允許的最大值如遞歸調(diào)用無終止條件OutOfMemoryError虛擬機(jī)?？蓜討B(tài)擴(kuò)展時擴(kuò)展內(nèi)存失敗如創(chuàng)建過多線程。參數(shù)控制-Xss1m設(shè)置每個線程棧大小默認(rèn)1M32位系統(tǒng)默認(rèn)256K。3本地方法棧Native Method Stack作用與虛擬機(jī)棧類似僅用于執(zhí)行native方法如Java調(diào)用C/C代碼異常同虛擬機(jī)棧StackOverflowError/OutOfMemoryError說明HotSpot VM將虛擬機(jī)棧與本地方法棧合并實現(xiàn)無需單獨配置。4堆Heap作用存儲所有對象實例和數(shù)組Java程序內(nèi)存占用的核心區(qū)域特點線程共享GC的主要回收目標(biāo)分代收集算法的核心載體可通過參數(shù)動態(tài)調(diào)整大小OOM高發(fā)區(qū)OOM: Java heap space堆內(nèi)存劃分分代模型新生代Young Gen存儲新創(chuàng)建的對象分為Eden區(qū)80%、From Survivor10%、To Survivor10%老年代Old Gen存儲存活時間長的對象默認(rèn)新生代對象經(jīng)歷15次GC后進(jìn)入老年代永久代Perm GenJDK7及以前存在存儲類元信息、常量池JDK8后被元空間替代。參數(shù)控制-Xms2G# 初始堆大小如2G建議與-Xmx一致避免頻繁擴(kuò)容-Xmx2G# 最大堆大小如2G不超過物理內(nèi)存的50%-XX:NewSize1G# 新生代初始大小-XX:MaxNewSize1G# 新生代最大大小-XX:SurvivorRatio8# Eden區(qū)與單個Survivor區(qū)比例默認(rèn)8:15方法區(qū)Method Area作用存儲類元信息類名、字段、方法、接口、常量池、靜態(tài)變量、即時編譯后的代碼JDK版本差異JDK7及以前稱為“永久代”Perm Gen占用堆內(nèi)存有大小限制JDK8及以后改為“元空間”Metaspace占用本地內(nèi)存直接內(nèi)存默認(rèn)無大小限制可通過參數(shù)限制常見異常JDK7OOM: PermGen space靜態(tài)變量過多、類加載過多JDK8OOM: Metaspace類元信息溢出如頻繁動態(tài)生成類參數(shù)控制JDK8-XX:MetaspaceSize128m# 元空間初始大小觸發(fā)GC的閾值-XX:MaxMetaspaceSize256m# 元空間最大大小避免占用過多本地內(nèi)存6直接內(nèi)存Direct Memory作用由NIOjava.nio.ByteBuffer使用繞開JVM堆內(nèi)存直接操作本地內(nèi)存提升IO效率特點不屬于JVM規(guī)范需手動通過Unsafe類釋放或依賴GC間接釋放可能導(dǎo)致OOM: Direct buffer memory分配的直接內(nèi)存超過物理內(nèi)存限制參數(shù)控制-XX:MaxDirectMemorySize1G限制直接內(nèi)存大小默認(rèn)與堆最大內(nèi)存一致。2.3 常見OOM場景總結(jié)OOM類型對應(yīng)內(nèi)存區(qū)域典型原因Java heap space堆對象過多且無法回收內(nèi)存泄漏、堆大小設(shè)置過小PermGen space永久代JDK7-靜態(tài)變量過多、類加載器泄露、常量池過大Metaspace元空間JDK8動態(tài)生成類過多如CGLIB代理、元空間最大大小限制過低StackOverflowError虛擬機(jī)棧遞歸調(diào)用過深、線程棧大小設(shè)置過小Direct buffer memory直接內(nèi)存NIO分配的直接內(nèi)存過多未及時釋放三、類加載機(jī)制類加載是JVM將.class文件加載到內(nèi)存轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行類的過程核心是“雙親委派模型”。3.1 類加載生命周期類從加載到卸載經(jīng)歷5個階段其中驗證、準(zhǔn)備、解析為連接階段加載Loading通過類全限定名如java.lang.String獲取.class文件字節(jié)流轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生成java.lang.Class對象存于堆中驗證Verification校驗.class文件合法性如文件格式、字節(jié)碼指令、符號引用防止惡意代碼準(zhǔn)備Preparation為類靜態(tài)變量分配內(nèi)存并設(shè)置默認(rèn)值如static int a 10→默認(rèn)值0賦值10在初始化階段執(zhí)行解析Resolution將符號引用如類名、方法名轉(zhuǎn)化為直接引用內(nèi)存地址初始化Initialization執(zhí)行類構(gòu)造器clinit()方法靜態(tài)變量賦值、靜態(tài)代碼塊執(zhí)行觸發(fā)條件主動使用類new對象、調(diào)用靜態(tài)方法/變量、反射、初始化子類等被動使用如引用靜態(tài)常量不會觸發(fā)初始化。3.2 雙親委派模型1核心原理類加載器收到加載請求時先委托給父類加載器加載只有父類加載器無法加載時才由自身加載自上而下委托自下而上加載。2類加載器層級從父到子類加載器作用加載范圍啟動類加載器Bootstrap ClassLoader最頂層C實現(xiàn)JAVA_HOME/lib下的核心類如rt.jar擴(kuò)展類加載器Extension ClassLoader加載擴(kuò)展類JAVA_HOME/lib/ext下的類應(yīng)用類加載器Application ClassLoader加載應(yīng)用類應(yīng)用classpath下的類自己寫的代碼、第三方j(luò)ar自定義類加載器Custom ClassLoader自定義加載邏輯按需加載如加密.class文件、熱部署3雙親委派優(yōu)勢避免類重復(fù)加載如java.lang.String不會被多個類加載器加載沙箱安全防止自定義惡意類替換核心類如自定義java.lang.String。4打破雙親委派的場景TomcatWeb應(yīng)用之間的類隔離每個WebApp有獨立類加載器OSGi模塊化熱部署每個模塊有獨立類加載器支持動態(tài)卸載自定義類加載器重寫loadClass()方法不遵循委托邏輯。四、垃圾回收GCGC是JVM自動回收堆和方法區(qū)中“無用對象”內(nèi)存的過程核心是“識別無用對象→回收內(nèi)存→整理內(nèi)存”。4.1 垃圾回收核心問題1哪些對象需要回收判定標(biāo)準(zhǔn)對象不可達(dá)無任何引用指向可達(dá)性分析算法以“GC Roots”為起點遍歷對象引用鏈未被遍歷到的對象為無用對象GC Roots包括虛擬機(jī)棧局部變量、靜態(tài)變量、本地方法棧引用的對象、活躍線程等。2垃圾回收算法算法核心邏輯優(yōu)點缺點適用場景標(biāo)記-清除Mark-Sweep1. 標(biāo)記無用對象2. 清除標(biāo)記對象簡單高效產(chǎn)生內(nèi)存碎片影響大對象分配老年代對象存活時間長碎片影響小復(fù)制Copying1. 將內(nèi)存分為2塊2. 存活對象復(fù)制到空閑塊3. 清空原塊無內(nèi)存碎片分配高效內(nèi)存利用率低僅50%新生代對象存活率低復(fù)制成本低標(biāo)記-整理Mark-Compact1. 標(biāo)記無用對象2. 存活對象向一端移動3. 清除邊界外對象無內(nèi)存碎片內(nèi)存利用率高移動對象成本高老年代對象存活時間長移動成本可接受分代收集Generational結(jié)合復(fù)制標(biāo)記-整理按對象存活時間分代新生代老年代兼顧效率與內(nèi)存利用率實現(xiàn)復(fù)雜HotSpot VM默認(rèn)算法4.2 垃圾收集器GC收集器收集器是算法的具體實現(xiàn)HotSpot VM提供多種收集器需根據(jù)業(yè)務(wù)場景吞吐量/響應(yīng)時間選型。1收集器對比表收集器分代算法核心特點適用場景JDK版本Serial新生代復(fù)制單線程收集暫停時間長單CPU、小堆如客戶端應(yīng)用所有版本ParNew新生代復(fù)制多線程收集Serial多線程版多CPU、需與CMS配合JDK1.6JDK9標(biāo)記過時Parallel Scavenge新生代復(fù)制多線程追求高吞吐量后臺任務(wù)、批處理吞吐量優(yōu)先所有版本Serial Old老年代標(biāo)記-整理單線程暫停時間長單CPU、小堆作為CMS降級方案所有版本Parallel Old老年代標(biāo)記-整理多線程追求高吞吐量與Parallel Scavenge配合吞吐量優(yōu)先JDK1.6CMSConcurrent Mark Sweep老年代標(biāo)記-清除并發(fā)收集低暫停時間互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、響應(yīng)時間優(yōu)先JDK1.5JDK9標(biāo)記過時G1Garbage-First全代標(biāo)記-整理復(fù)制分區(qū)收集低暫停、高吞吐量大堆如4G、響應(yīng)時間吞吐量均衡JDK1.7JDK9默認(rèn)ZGC全代標(biāo)記-整理復(fù)制超低暫停10ms、超大堆如百G級超大堆、超低延遲場景JDK11Shenandoah全代標(biāo)記-整理復(fù)制超低暫停、并發(fā)整理超大堆、開源場景JDK122常用收集器參數(shù)配置# 1. G1收集器推薦JDK9默認(rèn)-XX:UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis200# 目標(biāo)最大GC暫停時間默認(rèn)200ms-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent45# 觸發(fā)GC的堆占用閾值默認(rèn)45%# 2. Parallel Scavenge吞吐量優(yōu)先-XX:UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads4# GC線程數(shù)默認(rèn)與CPU核心數(shù)一致-XX:MaxGCPauseMillis100# 最大暫停時間吞吐量與暫停時間權(quán)衡# 3. CMS收集器JDK9-響應(yīng)時間優(yōu)先-XX:UseConcMarkSweepGC -XX:CMSParallelInitialMarkEnabled# 初始標(biāo)記多線程-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction70# 老年代占用70%觸發(fā)CMS3GC執(zhí)行流程以G1為例初始標(biāo)記Initial Mark暫停線程STWStop The World標(biāo)記GC Roots直接引用的對象耗時短并發(fā)標(biāo)記Concurrent Mark恢復(fù)線程并發(fā)遍歷對象引用鏈無STW最終標(biāo)記Final Mark短暫STW處理并發(fā)標(biāo)記期間的對象引用變化篩選回收Live Data CountingSTW按分區(qū)優(yōu)先級回收無用對象復(fù)制存活對象無內(nèi)存碎片。關(guān)鍵STW是GC期間線程暫停的時間是影響應(yīng)用響應(yīng)時間的核心因素調(diào)優(yōu)的核心目標(biāo)之一是減少STW時長。五、JVM調(diào)優(yōu)實戰(zhàn)調(diào)優(yōu)核心目標(biāo)在滿足業(yè)務(wù)響應(yīng)時間的前提下最大化吞吐量吞吐量業(yè)務(wù)代碼執(zhí)行時間/(業(yè)務(wù)代碼時間GC時間)。5.1 調(diào)優(yōu)步驟先監(jiān)控后調(diào)優(yōu)明確目標(biāo)確定核心指標(biāo)如響應(yīng)時間500ms、吞吐量95%監(jiān)控指標(biāo)收集GC次數(shù)、STW時長、堆內(nèi)存使用、CPU占用等數(shù)據(jù)分析瓶頸判斷是堆大小不足、GC收集器選型不當(dāng)、內(nèi)存泄漏等調(diào)整參數(shù)小步調(diào)整核心參數(shù)如堆大小、收集器、新生代比例驗證效果重新監(jiān)控確認(rèn)指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)不達(dá)標(biāo)則重復(fù)步驟3-4。5.2 核心調(diào)優(yōu)參數(shù)實戰(zhàn)常用1堆內(nèi)存參數(shù)最核心-Xms4G# 初始堆大小建議與-Xmx一致避免頻繁擴(kuò)容導(dǎo)致GC-Xmx4G# 最大堆大小物理內(nèi)存≤8G時設(shè)為4G≤16G時設(shè)為8G不超過物理內(nèi)存50%-XX:NewRatio2# 新生代與老年代比例默認(rèn)2:1即新生代占1/3老年代占2/3-XX:SurvivorRatio8# Eden與單個Survivor比例默認(rèn)8:1新生代Eden2*Survivor-XX:MaxTenuringThreshold15# 新生代對象進(jìn)入老年代的年齡閾值默認(rèn)152GC日志參數(shù)必開用于分析-XX:PrintGCDetails# 打印詳細(xì)GC日志-XX:PrintGCTimeStamps# 打印GC時間戳JVM啟動到GC的時間-XX:PrintHeapAtGC# GC前后打印堆內(nèi)存布局-Xloggc:./gc.log# GC日志輸出到文件便于后續(xù)分析3收集器參數(shù)按場景選型# 高吞吐量場景如批處理、后臺任務(wù)-XX:UseParallelGC -XX:UseParallelOldGC -XX:ParallelGCThreads8# GC線程數(shù)與CPU核心數(shù)匹配# 低延遲場景如互聯(lián)網(wǎng)API、電商交易-XX:UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis100# 目標(biāo)暫停時間100ms-XX:G1HeapRegionSize16m# G1分區(qū)大小默認(rèn)根據(jù)堆大小自動計算建議16m/32m5.3 常見問題調(diào)優(yōu)案例案例1堆溢出OOM: Java heap space現(xiàn)象應(yīng)用崩潰日志顯示堆溢出排查導(dǎo)出堆快照jmap -dump:formatb,fileheap.hprof pidpid為Java進(jìn)程ID用MATMemory Analyzer Tool分析快照查找內(nèi)存泄漏如未關(guān)閉的連接、靜態(tài)集合緩存過多對象解決方案臨時方案增大堆大小-Xms8G -Xmx8G根本方案修復(fù)內(nèi)存泄漏如關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接、清理靜態(tài)緩存。案例2GC頻繁新生代GC每秒多次現(xiàn)象應(yīng)用響應(yīng)慢GC日志顯示Young GC頻繁每秒5次原因新生代過小新創(chuàng)建的對象快速填滿Eden區(qū)觸發(fā)頻繁GC解決方案-XX:NewSize2G -XX:MaxNewSize2G# 增大新生代堆總大小4G時新生代設(shè)為2G-XX:SurvivorRatio6# 調(diào)整Eden與Survivor比例為6:1增加Eden區(qū)容量案例3老年代GC停頓時間過長現(xiàn)象Full GC或G1的混合回收停頓時間1s影響業(yè)務(wù)原因老年代對象過多、收集器選型不當(dāng)如用Serial Old解決方案切換收集器為G1-XX:UseG1GC調(diào)整G1目標(biāo)暫停時間-XX:MaxGCPauseMillis500優(yōu)化代碼減少大對象創(chuàng)建大對象直接進(jìn)入老年代易觸發(fā)Full GC。六、常用監(jiān)控與排查工具工具作用核心命令/操作jps查看Java進(jìn)程IDjps -l顯示進(jìn)程ID和主類名jstat監(jiān)控JVM統(tǒng)計信息GC、類加載jstat -gcutil pid 1000 10每1秒輸出1次GC統(tǒng)計共10次jmap導(dǎo)出堆快照、查看堆內(nèi)存使用jmap -dump:formatb,fileheap.hprof pid導(dǎo)出堆快照jstack查看線程棧信息排查死鎖、線程阻塞jstack pid輸出所有線程棧搜索deadlock查找死鎖jconsole圖形化監(jiān)控工具堆、線程、類加載命令行輸入jconsole選擇進(jìn)程連接MAT堆快照分析工具排查內(nèi)存泄漏打開jmap導(dǎo)出的hprof文件分析對象引用鏈GC Easy在線GC日志分析工具上傳gc.log自動生成GC統(tǒng)計報告https://gceasy.io/七、總結(jié)JVM的核心知識點可概括為“內(nèi)存布局運行時數(shù)據(jù)區(qū)、類加載雙親委派、垃圾回收算法收集器”三大塊調(diào)優(yōu)的關(guān)鍵是“先監(jiān)控后調(diào)整小步迭代驗證”。新手入門需先理解基礎(chǔ)原理如堆/棧區(qū)別、GC判定邏輯再通過工具實操如分析GC日志、導(dǎo)出堆快照資深開發(fā)者需根據(jù)業(yè)務(wù)場景吞吐量/延遲選型收集器與參數(shù)優(yōu)先優(yōu)化代碼避免內(nèi)存泄漏、減少大對象再進(jìn)行JVM參數(shù)調(diào)優(yōu)。