一篇文章带你全面了解JVM虚拟机,大厂面试再也不用慌了!

前言

java虚拟机(java virtual machine,JVM),一种能够运行java字节码的虚拟机。作为一种编程语言的虚拟机,实际上
不只是专用于Java语言,只要生成的编译文件匹配JVM对加载编译文件格式要求,任何语言都可以由JVM编译运行。
比如kotlin、scala等。 jvm有很多,不只是Hotspot,还有JRockit、J9等等

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JVM的基本结构

JVM由三个主要的子系统构成

类加载子系统运行时数据区(内存结构)执行引擎
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运行时数据区(内存结构)

1.方法区(Method Area)

类的所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法如构造函数,接口代码也在这里定义。简单来说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,静态变量+常量+类信息(构造方法/接口定义)+运行时常量池都存在方法区中,虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫做Non-Heap(非堆),目的应该是为了和Java的堆区分开

2.堆(Heap)

虚拟机启动时自动分配创建,用于存放对象的实例,几乎所有对象都在堆上分配内存,当对象无法在该空间申请到内存是将抛出OutOfMemoryError异常。同时也是垃圾收集器管理的主要区域。
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2.1 新生代(Young Generation)

类出生、成长、消亡的区域,一个类在这里产生,应用,最后被垃圾回收器收集,
结束生命。
新生代分为两部分:伊甸区(Eden space)和幸存者区(Survivor space),所有的类都是在伊甸区被new出来的。
幸存区又分为From和To区。当Eden区的空间用完是,程序又需要创建对象,JVM的垃圾回收器将Eden区进行垃圾回收(Minor GC),将Eden区中的不再被其它对象应用的对象进行销毁。然后将Eden区中剩余的对象移到FromSurvivor区。若From Survivor区也满了,再对该区进行垃圾回收,然后移动到To Survivor区。

2.2 老年代(Old Generation)

新生代经过多次GC仍然存货的对象移动到老年区。若老年代也满了,这时候将发生Major GC(也可以叫Full GC),
进行老年区的内存清理。若老年区执行了Full GC之后发现依然无法进行对象的保存,就会抛出
OOM(OutOfMemoryError)异常

2.3 元空间(Meta Space)

在JDK1.8之后,元空间替代了永久代,它是对JVM规范中方法区的实现,区别在于元数据区不在虚拟机当中,而是用的本地内存,永久代在虚拟机当中,永久代逻辑结构上也属于堆,但是物理上不属于。

为什么移除了永久代?

参考官方解释http://openjdk.java.net/jeps/122

大概意思是移除永久代是为融合HotSpot与 JRockit而做出的努力,因为JRockit没有永久代,不需要配置永久代。
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3.栈(Stack)

Java线程执行方法的内存模型,一个线程对应一个栈,每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(用于存储局部变量
表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息)不存在垃圾回收问题,只要线程一结束该栈就释放,生命周期和线程一

4.本地方法栈(Native Method Stack)

和栈作用很相似,区别不过是Java栈为JVM执行Java方法服务,而本地方法栈为JVM执行native方法服务。登记native
方法,在Execution Engine执行时加载本地方法库

5.程序计数器(Program Counter Register)

就是一个指针,指向方法区中的方法字节码(用来存储指向吓一跳指令的地址,也即将要执行的指令代码),由执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不计

JDK性能调优监控工具

Jinfo

查看正在运行的Java程序的扩展参数

查看JVM的参数

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查看java系统属性

等同于System.getProperties()一篇文章带你全面了解JVM虚拟机,大厂面试再也不用慌了!

Jstat

jstat命令可以查看堆内存各部分的使用量,以及加载类的数量。命令格式:
jstat [-命令选项] [vmid] [间隔时间/毫秒] [查询次数]

Jmap

可以用来查看内存信息

堆的对象统计

jmap -histo 7824 > xxx.txt

如图:
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Num:序号Instances:实例数量Bytes:占用空间大小Class Name:类名

堆信息

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堆内存dump

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jmap -dump:format=b,file=temp.hprof
也可以在设置内存溢出的时候自动导出dump文件(项目内存很大的时候,可能会导不出来)
1.-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
2.-XX:HeapDumpPath=输出路径

-Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -
XX:HeapDumpPath=d:oomdump.dump

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可以使用jvisualvm命令工具导入文件分析
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Jstack

jstack用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。
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