jvm知识点总结大全
在本文中，我将对JVM的相关知识进行总结，包括其工作原理、内存模型、垃圾回收机制、类加载机制等方面，为读者提供一个全面的了解。
jvm调优参数一、JVM的工作原理
1.1 类加载过程
当Java程序被运行时，JVM会先将程序的字节码加载到内存中，然后执行。类加载过程包括加载、连接和初始化三个阶段。
- 加载阶段：当程序使用一个类时，JVM会尝试加载这个类。如果这个类还没有被加载过，JVM会调用类加载器来加载它。类加载器首先会查.class文件，然后将文件中的字节码加载到内存中。
- 连接阶段：连接阶段包括验证、准备和解析三个步骤。在验证阶段，JVM会检查字节码是否符合Java语言规范。在准备阶段，JVM会为类变量分配内存，并设置默认初始值。在解析阶段，JVM会将类、接口、字段和方法的符号引用替换为直接引用。
- 初始化阶段：在初始化阶段，JVM会执行类的静态代码块，并初始化类变量。如果类的初始化是由其他类初始化引起的，JVM会先初始化其他类。
1.2 类的运行时数据区
JVM中包括方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器五个区域。
- 方法区：用于存储类的结构信息、运行时常量池、静态变量、常量以及编译后的代码等。方法区是线程共享的。
- 堆：用于存储对象实例以及数组。堆是Java中所有线程共享的一块内存区域。堆是垃圾回收的主要区域。
- 虚拟机栈：每个线程都有一个私有的栈，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。虚拟机栈是线程私有的，当线程创建时就被创建。
- 本地方法栈：与虚拟机栈类似，本地方法栈用于支持native方法，它也是线程私有的。
- 程序计数器：用于记录Java程序当前执行的字节码指令地址。程序计数器是线程私有的。
1.3 字节码执行引擎
JVM的字节码执行引擎负责将字节码转换为机器码并执行。它包括解释执行和即时编译两种执行模式。
- 解释执行：字节码执行引擎解释执行每一条字节码指令，逐条执行指令。这种执行模式简单，但性能较低。
- 即时编译：字节码执行引擎将热点代码（被频繁执行的代码）编译成本地机器码，以提高性能。即时编译需要耗费额外的时间和内存，但可以显著提高程序的执行速度。
二、JVM的内存模型
2.1 Java堆内存
Java堆内存是JVM中最大的一块内存区域，主要用于存储对象实例和数组。Java堆内存可以被所有线程共享，是垃圾回收的主要区域。Java堆内存可以分为新生代、老年代和永久代（在JDK 1.7版本之前）或者元空间（在JDK 1.8版本之后）。
-
新生代：新生代分为Eden区、From Survivor区和To Survivor区。大多数对象都是在新生代中创建，通过垃圾回收器的不同策略，对不同年龄段的对象进行不同的处理，达到“回收短命对象、保留长寿对象”的目的。
- 老年代：老年代主要存放经过多次垃圾回收仍然存活的对象。
- 永久代/元空间：永久代用于存储类、方法和常量等相关信息，而元空间则是在JDK 1.8版本中取代了永久代。
2.2 方法区
方法区用于存储类的结构信息、运行时常量池、静态变量、常量以及编译后的代码等。方法区是线程共享的，它可以包括类的元数据信息、类变量、常量池、方法体等。
2.3 虚拟机栈
虚拟机栈用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，它是线程私有的。虚拟机栈不同于方法区，它用于支持方法的调用和执行。
2.4 本地方法栈
本地方法栈与虚拟机栈类似，也是线程私有的，用于支持native方法的执行。本地方法栈中每个栈帧包含了native方法的情况。
2.5 程序计数器
程序计数器用于记录Java程序当前执行的字节码指令地址，它是线程私有的。程序计数器会在线程切换时被重置为新线程的下一条指令。
2.6 内存分配与回收策略
在JVM中，对象的内存分配一般包括新生代和老年代两个阶段。对于新创建的对象，JVM会将其分配到新生代的Eden区，并通过垃圾回收器的不同策略，对不同年龄段的对象进行不同的处理。
垃圾回收主要包括标记-清除、复制、标记-整理等算法。其中复制算法和标记-整理算法常用于新生代和老年代的垃圾回收。在新生代中，复制算法将存活的对象复制到To Survivor区，
并清空Eden区和From Survivor区。而在老年代中，标记-整理算法将存活的对象向一端移动，并清除边界外的内存块。
JVM中的垃圾回收器有很多种，包括串行垃圾回收器、并行垃圾回收器、CMS垃圾回收器、G1垃圾回收器等。每种垃圾回收器都有不同的特点和适用场景。
三、JVM的类加载机制
3.1 类加载器的层次结构
JVM中的类加载器分为三种，包括启动类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器。其中扩展类加载器和应用程序类加载器统称为系统类加载器。
- 启动类加载器：用于加载JRE/lib下的核心类库，它是最顶层的类加载器，由C++实现。
- 扩展类加载器：用于加载JRE/lib/ext下的扩展类库，它是Java实现。
- 应用程序类加载器：用于加载应用程序类路径上的类库。
3.2 双亲委派模型
JVM中的类加载器采用了双亲委派模型，即每个类加载器在加载类之前会先委派给其父类加载器加载。当一个类加载器收到加载类的请求时，它会先检查是否已经加载过了这个类，如果是则直接返回，否则将加载请求委派给其父类加载器。父类加载器也会按照同样的流程处理加载请求，直到引导类加载器。如果所有父类加载器都无法加载这个类，子类加载器才会自己尝试加载。
双亲委派模型的好处是能够保证类的唯一性，在JVM中不同类加载器加载的同一类也是同一个类。
3.3 类加载器的特点
在JVM中，类加载器的特点主要包括以下几点：
- 双亲委派：类加载器采用双亲委派模型，能够保证类的唯一性。
- 破坏双亲委派：有时候我们需要自定义类加载器加载特定的类，这时需要破坏双亲委派，通过重写loadClass()方法来实现。
-
类加载的时机：类加载器在加载类时采用了“懒加载”的方式，即只有在需要使用这个类的时候才加载。这也是为什么类加载器在加载类的时候不会出现重复加载的情况。
四、JVM性能调优
4.1 JVM调优工具
JVM性能调优主要包括调整堆内存大小、选择垃圾回收器、调整垃圾回收的参数、调整线程栈的大小等。在进行性能调优时，可以使用JVM自带的诊断工具，如jps、jstat、jmap、jstack、jconsole、visualvm等。
- jps：显示虚拟机进程
- jstat：查看虚拟机统计信息
- jmap：查看堆内存使用情况
- jstack：查看线程快照
- jconsole：图形界面查看虚拟机性能
- visualvm：图形化的界面显示虚拟机信息
4.2 JVM性能调优的一般步骤
在进行JVM性能调优时，一般分为以下几个步骤：
- 分析程序的性能瓶颈，包括CPU占用、内存使用、垃圾回收等。
- 使用JVM诊断工具进行性能调优。
- 根据分析结果，对JVM的各个参数进行调整，优化程序的性能。
4.3 JVM性能调优的一般策略
在进行JVM性能调优时，可以根据程序的特点和运行环境，采取以下一些常见的策略：
- 调整堆内存的大小，根据程序的特点和内存的使用情况，调整新生代和老年代的大小。
- 选择合适的垃圾回收器，根据程序的内存分配模式选择合适的垃圾回收器。
- 调整垃圾回收的参数，包括新生代和老年代的垃圾回收的频率、空间大小等。
- 调整线程栈的大小，根据程序的线程使用情况和栈内存的使用情况，调整线程栈的大小。
五、JVM的安全性
5.1 JVM的安全沙箱
JVM的安全沙箱是指JVM通过沙箱技术来限制Java程序对本地资源的访问，从而保证Java程序的安全性。JVM安全沙箱包括字节码验证、类加载机制、安全管理器等。
- 字节码验证：在加载字节码的过程中，JVM会对字节码进行验证，检查是否符合Java语言规范。只有通过验证的字节码才能被加载。
- 类加载机制：JVM采用双亲委派模型来保证类的唯一性，确保不同类加载器加载的同一类也是同一个类。
- 安全管理器：JVM提供了安全管理器来控制对本地资源的访问，程序需要通过安全管理器来获取访问本地资源的权限。
5.2 JVM的安全性机制
JVM的安全性机制主要包括以下几个方面：
- 类加载机制：JVM采用双亲委派模型来保证类的唯一性。
- 字节码验证：JVM在加载字节码的过程中会对字节码进行验证，确保其符合Java语言规范。
- 安全管理器：JVM提供了安全管理器来控制对本地资源的访问，程序需要通过安全管理器来获取访问本地资源的权限。
5.3 JVM的安全性策略
在进行JVM的安全性保护时，可以根据程序的特点和运行环境，采取以下一些常见的策略：
- 根据程序的安全要求，对访问本地资源的权限进行限制。
- 对Java程序的访问权限进行控制，确保程序只能访问其需要的资源。
- 对程序的输入进行合法性检查，避免恶意输入对程序的影响。
六、JVM的新特性
6.1 JVM 1.8版本的新特性
JVM 1.8版本带来了许多新特性，包括永久代被元空间取代、JIT编译器的新特性、垃圾回收器的改进等。
- 元空间：JVM 1.8版本中取代了永久代，元空间不再由虚拟机内存控制，而是直接使用本地内存。这样可以避免了内存溢出和内存泄漏问题，提高了内存的利用率。
- JIT编译器：JVM 1.8版本中引入了JIT编译器的新特性，能够更加有效地进行代码优化和性能提升。
- 垃圾回收器：JVM 1.8版本中对垃圾回收器进行了改进，增加了G1垃圾回收器，提高了内存的利用率和垃圾回收的效率。
6.2 JVM 11版本的新特性
JVM 11版本进一步增进了对Java程序的性能、可用性和安全性。它引入了一系列新特性，
包括ZGC垃圾回收器、Epsilon垃圾回收器、类数据共享、单线程垃圾回收器等。
- ZGC垃圾回收器：JVM 11版本中引入的ZGC垃圾回收器能够更好地满足大型内存和低延迟要求的程序。
- Epsilon垃圾回收器：JVM 11版本中引入了Epsilon垃圾回收器，用于对比其他垃圾回收器的性能。
- 类数据共享：JVM 11版本中引入了类数据共享，能够更好地提高程序的启动速度和内存利用率。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。