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类的加载,连接与初始化

加载

指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存当中,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在内存中创建一个java.lang.Class对象.

类的加载方式

  1. 从本地系统中直接加载
  2. 从网络下载.class
  3. 从zip, jar等归档中加载.class文件
  4. 从专有数据库中提取.class文件
  5. 将Java源文件动态的编译为.class文件

连接

  1. 验证确保被加载的类的正确性
  2. 准备为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值
  3. 解析把类中的符号引用转换为直接引用

类的使用

  1. 主动使用
    • 创建类的实例
    • 访问某个类或接口的静态变量或对静态变量赋值
    • 访问类的静态方法
    • 反射
    • 初始化一个类的子类
    • Java虚拟机启动时被标明为启动类的类
    • JDK1.7开始提供的动态语言支持：java.lang.invoke.MethodHandler实例的解析结果REF_getStatic, REF_PUTsTATIC, REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化，则初始化。
  2. 被动使用

初始化

所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口被Java程序"首次主动使用"时才进行初始化.

注意

  1. 当一个常量的值并非编译期间可以确定的,那么其值就不会被放到调用类的常量池中,这时在程序运行时,会导致主动使用这个常量所在的类,显然会导致这个类被初始化.

主动使用的方式

  1. 创建类的实例
  2. 访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态变量赋值
  3. 调用类的静态方法
  4. 反射如Class.forName(“com.path.ClassName”)
  5. 初始化一个类的子类
  6. Java虚拟机启动时被标明为启动类的类
  7. JDK1.7开始提供的动态语言支持.

虚拟机参数

Tips

说明

  1. -XX:+<option>, 表示开启option选项
  2. -XX:-<option>, 表示关闭option选项
  3. -XX:<option>=<value>, 表示将option选项的值设置为value

参数

  1. –XX:+TraceClassLoading: 用于追踪类的加载信息并打印出来.
  2. -Xss1M: 设置最大调用深度，防止栈举出。StackOverflowError。
  3. -XX:MaxTenuringThreshold: 指定新征伐对象经过多少次回收后进入老年代，默认为15次。
  4. -XX:PretenureSizeThreshold: 指定对象的大小超过在指定的大小之后，直接晋升老年代。
  5. TLAB
    1. -XX:+UseTLBA: 使用TLAB, 默认开启。
    2. -XX:+TLABSize: 设置TLAB大小
    3. -XX:TLABRefillWasteFraction：设置维护进入TLAB空间的单个对象大小，他是一个比例值，默认为64,即如果对象大于整个空间的1/64,则在堆创建对象。
    4. -XX:+printTLAB：查看TLAB。
    5. -XX:ResizeTLAB: 自调整TLABRefillWasteFraction阀值。
  6. 垃圾收集器
    1. -XX：UseSerialGC： 使用串行垃圾回收器。
    2. -XX:+useParNewGC: 新生代使用ParNew回收器。老年代使用串行回收器。
      1. -XX:parallelGCThreads： 指定Parnew收集器的线程数。
    3. ParallelGC
      1. -XX:MaxGCPauseMills: 设置最大垃圾收集停顿时间。
      2. -XX：GCTimeRatio： 设置吞量大小，它是一个0到100之间的整数，默认为100。
      3. -XX:UseAdaptiveSizePolicy: 打开自适应模式。
    4. CMS
      1. -XX:+UseConcMarkSweepGC
      2. -XX:ConcGCThreads:设置并发线程数量。

虚拟机调优策略

JVM参数调优主要设置堆内存，主要让GC不要去频繁回收垃圾，减少对老年代的回收。配置时让-Xms与-Xmx一致。

  1. 初始内存和最大内存越大，吞量就大，初始内存与最大内一致。
  2. 并行回收比串行回收吞量要大，多核多线程吞吐。
  3. 垃圾回收机制次数越少，说明性能越高。

垃圾回收算法

Q

  1. 为什么新生代和老年代使用不一样的压缩算法。

主要回收算法

引用计数算法

问题

  1. 无法处理交叉引用的情况

复制算法

一般在新生代使用

标记清除算法

一般老年代才会使用问题：

  1. 内存碎片问题。

标记压缩算法

一般在老年代使用， 是标记清除算法的升级。

分代算法

根据对象的特点把内存分成N块，而后根据每个内存的特点使用不同的算法。对于新生代和老年代来说，新生代回收频率很高，但是每次回收消耗时间很短，而对老年代回收频率较低，但每次消耗时间较长，所以应当尽量减少老年代的回收。

分区算法

JDK1.7新增的算法。主要是将整个内存分为N个独立空间，每个小空间都可以独立使用，这样细粒度的控制一次回收多少个小空间，而不是对整个内存空间进行GC，从而提升性能，并减少GC的停顿时间。

内存分区

  1. 程序计数器指向当前线程正在执行的字节码指令的地址
  2. 栈/虚拟机栈存储当前线程运行方法所需要的数据、指令、返回地址。以栈帧（局部变量表，操作数栈，动态链接，出口。。。）为单位。
  3. 本地方法栈
  4. 方法区类信息，常量，静态变量，JIT JDK1.8以前还有永久代。
  5. 堆堆分为新生代和老年代。新生代分为eden区，s0区，s1区（hotSpot比例为8：1：1）。新生区与老年区的大小一般比例是1比2或者1比3 TLAB Thread Local Allocation Buffer 即线程本地分配缓存，线程专用的个内存分配区域，是为了加速对象分配而生的。每一个线程都会产生一个TLAB，该线程独享的工作区域。

对象创建

对象创建流程

  1. 尝试栈上分配。
  2. 尝试TLAB区
  3. 是否满足进入老年代
  4. eden分配。

垃圾收集器

分类

  1. 串行回收器
  2. 并行回收器
  3. CMS Concurrent Mark Sweep 并发标记清除回收器。 -XX：CMSInitiatingOccupancyFraction默认为68,即当老年代的空间使用率达到68%的时候，会执行CMS回收。
  4. G1

助记符

  1. ldc 表示将int, float或是String类型的常量值从常量池中推送到栈顶.
  2. bipush 表示将单字节(-128~127)的常量推送至栈顶.
  3. sipush 表示将一个短整型常量值(-32768~32767)推送至栈顶.
  4. iconst_1 表示将一个int类型1推送至栈顶. (iconst_m1 ~ iconst_5)
  5. anewarray 表示创建一个引用类型的(如类,接口,数组)数组,并将其引用值压入栈顶.
  6. newarray 表示创建一个指定的原始类型(如float, int, char等)数组,并将其引用值压入栈顶

JVM监控工具

jps

查询java进程的一些基本信息，比如PID

jvisualvm

jconsole

jcmd

jmc

一个界面的大成功能

jhat

分析堆转储文件

jmap

使用jmap命令生成dump文件 

java -dump:live, format=b,file=filepath\filename.hprof pid

问题

内存溢出与内存泄露

内存泄露：对象已经没有被应用程序使用，但是垃圾回收器没办法移除它们，因为还在被引用着。内存溢出：需要的内存比支持的内存要多。

垃圾回收线程频繁使用的缺点

垃圾回收执行时所有的其他线程都会暂停，会影响程序效率。