JVM调优浅谈

佚名 6年前 (2019-04-09) 随笔 914人围观抢沙发百度已收录

一、数据类型

java虚拟机中，数据类型可以分为两类，基本类型和引用类型。
基本类型的变量保存原始值，即：它代表的值就是数值本身，而引用类型的变量保存引用值，可以简单理解为存储地址。
“引用值”代表了某个对象的引用，而不是对象本身，对象本身存放在这个引用值所表示的地址的位置。
基本类型共八种，包括：byte、short、int、long、char、float、double、boolean。
引用类型包括：类类型、接口类型和数组。

二、堆与栈

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堆和栈是程序运行后的关键，很有必要把他们的关系理解清楚。
在java中，Main函数就是栈的起始点，也是程序的起始点。程序要运行总要有一个起点的（程序执行的入口）。
总结
- 栈是程序执行的到单为，而栈是数据存储的单元
- 栈解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据；堆解决数据的存储问题，即数据怎么放，放在那。
- 在java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应，因为不同的线程执行逻辑有所不同，因此需要一个独立的线程栈；而堆则是所有线程共享的。
为什么要把堆和栈区分出来，栈不也是可以存储数据吗？
- 从软件设计的角度来看，栈代表了处理逻辑，而堆代表了数据。这样分开，是的处理逻辑更为清晰。这种隔离、模块化的思想在软件设计的方方面面都有提现。
- 堆与栈的分离，使得堆中的内容可以被多个栈共享。提供可一种有效的数据交互方式（共享内存）；堆中的共享常量和混存可以被所有栈访问，节省了时间。
- 栈因为运行的需求，比如保存系统运行的上下文，需要进行地址段的划分。由于栈只有向上增长，因此就会限制住栈的存储能力；而堆不同，堆中的对象是可以根据需要动态增长的，因为栈与堆的拆分使得动态增长成为可能，相应栈中只需要记录堆中的一个地址即可。
- 面向对象就是堆与栈的完美结合。其实，面向对象方式的程序与以前结构化的程序在执行上没有任何区别。但是面向对象的引入，使得对待问题的思考方式发生了改变，而更接近于自然方式的思考。当我们把对象拆开，就会发现，对象的属性其实就是数据，存放在堆中，对象的行为（方法）就是运行逻辑，存放在栈中。我们在编写对象的时候，其实就是编写了数据结构，也编写了处理数据的逻辑。
堆中存什么？栈中存什么？
- 栈存储的信息都是当前线程（或程序）相关的信息（局部变量、程序运行状态、方法、方法返回值）等，栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用。一个对象的大小不可估计，或者说是可以动态变化的，但是在栈中，一个对象只对应了一个4byte的引用（堆栈分离的好处）。
- 堆只负责存储对象信息。
为什么不把基本类型放到堆中？
- 其占用的空间一般都是1~8byte，需要空间比较少。
- 因为是基本类型，所有不会出现动态增长的情况，长度固定，因此在栈中存储就够了，所以把他放在堆中是没有什么意义的，还会浪费空间。
java中的参数传递是传值？还是传引用
- 对象传递是引用值的传递，基本数据类型传递是值传递。实际上这个传入函数的值是对象引用的拷贝，即传递的是引用的地址值，所以还是按值传递的。
- 堆和栈中，栈是程序运行最根本的东西。程序运行可以没有堆，但是不能没有栈，而堆是为栈进行数据存储服务的，说白了堆就是一块共享的内存，不过正是堆和栈分离的思想，才使得java的垃圾回收成为可能。
- java中，栈的大小通过-Xss来设置的，当栈存储的数据比较多时，需要适当调大这个值，否则会出现java.lang.StackOverflowError异常。常见的出现这个异常是无返回值的递归，因为此时栈中保存的信息都是方法返回的记录点。
java的大小如何计算？
- 基本数据类型的大小是固定的。
- 在java中，一个空的Object对象的大小是8byte，这个大小只是保存堆中一个没有任何属性的对象的大小。Object ob = new Object()这样在程序中完成一个java对象的申明，但是它所占的空间为 4byte + 8byte。
- 因为所有的java非基本类型的对象都是需要默认继承Object对象，因此不论什么样的java对象，其大小都必须是大于8byte的。
- ```
class Obj {
  int age;
  String name;
  Boolean flag;
}
```
  其大小为：空对象大小(8byte) + int大小(4byte) + Boolean大小(1byte) + 空Object引用大小(4byte) = 17byte，但是java在对象内存分配时都是以8的整数倍来分的，因此大于17byte的最接近8的整数倍就是24，因此的此对象大小为24byte.

三、引用类型

对象引用类型分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。
强引用：我们一般申明对象是虚拟机生成的引用，强引用环境下，垃圾回收时需要严格判断当前对象是否被强引用，如果被强引用，则不会被垃圾回收，创建一个对象，new 出来的对象都是分配在java堆中的。
软引用：一般被作为缓存来使用。与强引用的区别是，软引用在来及回收时，虚拟机会根据当前系统的剩余内存来决定是否对软引用进行回收。如果剩余内存比较紧张，则虚拟机会回收软引用所占用的空间，如果剩余内存相对富裕，则不会进行回收，换句话说，虚拟机发生OutOfMemory时，肯定是没有软引用的存在。
弱引用：弱引用与软引用类似，都是作为缓存来使用，但是弱引用在进行垃圾回收时，是一定会被回收掉的，因此其生命周期只存在于一个垃圾回收周期内。
虚引用：虚引用比不会决定对象的生命周期，如果一个对象仅持有虚引用，那么他和没有任何引用一样，在任何时候都可能会被垃圾回收期回收，虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

四、垃圾回收算法

按照基本回收策略分
- 引用计数（Reference Counting）：比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用，即增加一个计数，删除一个引用则减少一个计数。垃圾回收时，只收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。
- 标记-清除（Mark-Sweep）：分两个阶段：第一阶段从引用根节点开始标记所有被引用的对象；第二阶段遍历整个堆，把为标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用，同时会产生内存碎片。
- 复制（Copying）：把内存空间划分为两个相等的区域，每次只是用其中一个区域，垃圾回收时遍历当前使用区域，把正在使用的对象复制到另外一个区域中。此算法每次只处理正在被使用中的对象，因为复制成本比较少，同时复制过去以后还能进行相应的内存整理，不会出现碎片问题，缺点就是需要两倍内存空间
- 标记-整理（Mark-Compact）：结合了标记-清除和复制两个算法的优点。也分为两个阶段：第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象；第二阶段遍历整个堆，清除未标记对象并且把存活对象压缩到堆中的其中一块，按顺序排放，此算法避免了碎片的问题，同时也避免了空间问题。
按分区对待的方式分
- 增量收集（Incremental Collecting）：实时垃圾回收算法，即在应用进行的同时进行垃圾回收。
- 分代收集（Generational Collecting）：基于对象生命周期分析后得出的垃圾回收算法。把对象分为年轻代、年老代、持久代。对不同生命周期的对象使用不同的算法进行回收。
按系统线程分
- 串行收集：使用单线程处理所有的垃圾回收工作，因为无需多线程交互，实现容易，而且效率较高，但是局限性也比较明显，即无法使用多处理器的优势，所以适合单处理器机器。
- 并行收集：使用多线程处理垃圾回收工作，因而速度快，效率高，而且从理论上CPU数目越多，越能体现出并行收集的有序。
- 并发收集：GC线程和应用线程大部分时间是并发执行，只是在初始标记和二次标记时需要stop-the-world，这可以大大缩短停顿时间，所以适用于响应时间优先的应用，减少用户等待时间。