JVM問題及解答

Real_man發表於2019-02-15
JVM

常見JVM問題

  1. JVM記憶體模型，GC機制和原理。 注意JVM記憶體模型與Java記憶體模型(JMM)不是同一個東西。 JVM = 類載入器(classloader) + 執行引擎(execution engine) + 執行時資料區域(runtime data area)
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  • PC暫存器：儲存JVM正在執行的位元組碼指令地址。如果是native的，那麼pc暫存器的值為undefined
  • JVM Stack：儲存區域性變數與一些過程結果的地方。在方法呼叫和返回中也扮演了很重要的角色。
  • Heap：堆是可以可供各個執行緒共享的執行時儲存區域，也是供所有類的例項和陣列物件分配記憶體的區域。堆在JVM啟動的時候建立。堆所儲存的就是被GC所管理的各種物件。
  • Method Area：各個執行緒共享的執行時記憶體區，它儲存每一個類的例項資訊，執行時常量池，欄位和方法資料，建構函式和普通方法的位元組碼等內容。還有一些特殊方法。
  • Run-Time Constant Pool：在方法區中分配，在載入類和介面到虛擬機器之後，就建立對應的執行時常量池。
  • Native Method Stacks：JDK中native的方法，System類和Thread類中有很多。使用C語言編寫的方法，這個也通常叫做C stack。

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參考：多執行緒之Java記憶體模型(JMM)(一)

  1. GC分哪兩種，Minor GC 和Full GC有什麼區別？什麼時候會觸發Full GC？分別採用什麼演算法？
  • 從年輕代空間（包括 Eden 和 Survivor 區域）回收記憶體被稱為 Minor GC。當Eden區滿時，觸發Minor GC。
  • Full GC 是清理整個堆空間—包括年輕代和老年代。Major GC通常是跟full GC是等價的，收集整個GC堆。
    • 呼叫System.gc時，系統建議執行Full GC，但是不必然執行，
    • 由Eden區、From Space區向To Space區複製時，物件大小大於To Space可用記憶體，則把該物件轉存到老年代，且老年代的可用記憶體小於該物件大小
    • 老年代空間不足
    • 通過Minor GC後進入老年代的平均大小大於老年代的可用記憶體

Minor GC採用複製演算法，將Eden區的物件複製到Suvivor空間，然後進行清除 Full Gc採用的是標記-壓縮演算法，讓所有的物件都向一端移動，然後直接清理掉端邊界以外的記憶體。

參考：Java的垃圾回收機制-垃圾收集演算法(一)

  1. JVM裡的有幾種classloader，為什麼會有多種？ JDK中預設情況下有三種，如下圖
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  • BootStrap ClassLoader，負責載入<JAVA_HOME>/lib或被-Xbootclasspath指定路徑下的類庫，開發者不可以直接使用
  • Extension ClassLoader,負責載入<JAVA_HOME>/lib/ext或被java.ext.dirs系統變數指定的路徑中的所有類庫，開發者可以直接使用
  • App ClassLoader，這個類載入器是ClassLoader.getSystemClassLoader()的返回值，負責載入使用者類路徑上所指定的類庫，開發者可以直接使用這個類載入器，如果應用程式沒有自定義過類載入器，那麼系統預設使用這個類載入器。

如果一個類收到了類載入的請求，它首先不會自己去嘗試載入這個類，而是把請求委派給父類來實現，每一個層次的類載入器都是這樣，因此所有的類載入請求都會最終傳送到啟動類載入器，只有當父類載入器無法完成這個載入請求，子類載入器才會自己嘗試載入。

好處：避免記憶體中出現同樣的位元組碼。可以很好的解決各個類載入器的基礎類統一問題。

參考：JVM是如何載入類的？

  1. 什麼情況下我們需要破壞雙親委派模型？ 熱替換，熱部署。OSGI是Java業界廣泛認可的模組化標準，而OSGI模組化熱部署的關鍵是它自定義的類載入器。每一個模組都有一個自己的類載入器，當需要更換一個 Bundle(包) 時，Bundle連同類載入器一同替換實現程式碼熱部署。

弄懂了OSGi的精髓，就可以算是掌握了類載入器的精髓

參考：JVM是如何載入類的？

  1. 常見的JVM調優方法有哪些？可以具體到調整哪個引數，調成什麼值？ 主要調節吞吐量和響應時間: 參考： 記一次JVM調優 如何解決OutOfMemoryError

  2. JVM class檔案結構是如何解析的；

  3. 可見性，重排序，final關鍵字 可見性是指一個執行緒修改某個共享變數的值的時候，其它執行緒能立刻得知。 重排序是底層做的優化，有些程式碼會在機器層面上提前執行，從而出現不正常的結果 final在Java中是一個保留的關鍵字，可以宣告成員變數、方法、類以及本地變數。一旦你將引用宣告作final，你將不能改變這個引用了，編譯器會檢查程式碼，如果你試圖將變數再次初始化的話，編譯器會報編譯錯誤。

參考：深入理解final關鍵字 8. Java物件模型 每一個Java類，在被JVM載入的時候，JVM會給這個類建立一個instanceKlass，儲存在方法區，用來在JVM層表示該Java類。當我們在Java程式碼中，使用new建立一個物件的時候，JVM會建立一個instanceOopDesc物件，這個物件中包含了兩部分資訊，物件頭以及後設資料。物件頭中有一些執行時資料，其中就包括和多執行緒相關的鎖的資訊。後設資料其實維護的是指標，指向的是物件所屬的類的instanceKlass。

這個內容比較多，需要深入理解

參考：Java物件模型

  1. oop-klass

  2. 物件存活判定 可達性分析演算法：可達性分析，通過一系列"GC Roots"的物件作為起始點，往下走，一個物件到GC roots沒有任何引用的時候，則證明物件是不可用的 可作為GC roots的物件：

  • 虛擬機器棧中引用的物件
  • 方法區中類靜態屬性引用的物件
  • 方法區中常量引用的物件
  • 本地方法棧中JNI引用的物件
  1. Java的引用型別
  • 強引用：正常物件賦值的語句，String a = "abc";強引用可以直接訪問目標物件，並且不會被系統回收，強引用可能導致記憶體洩漏
  • 軟引用：比強引用稍微弱一點的型別，只有再記憶體不足的情況下才會被回收。如果再記憶體足夠的時候，呼叫System.gc()也不會回收軟引用的物件。
  • 弱引用：比軟引用弱一點的引用型別，只要發現弱引用，都會將物件進行回收。
  • 虛引用：最弱的一個引用型別，一個持有虛引用的物件，和沒有引用幾乎是一樣的。虛引用必須和引用佇列一起使用，它的作用在於跟蹤垃圾回收的過程。

參考：Java Primitive type與References type

最後

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