面試官：說一下你們線上JVM是如何優(yōu)化的？一不小心聊了2個(gè)小時(shí)！！

說一JVM的內(nèi)存模型是什么樣子的？什么時(shí)候?qū)ο罂梢员皇栈?#xff1f;常見的垃圾回收器算法有哪些，各有什么優(yōu)劣？什么時(shí)候?qū)ο髸?huì)進(jìn)入老年代？什么是空間分配擔(dān)保策略？如何優(yōu)化減少Full
GC？

面對(duì)這一大波JVM面試題，你真的Hold住嗎？

這里把重要的知識(shí)點(diǎn)都寫出來了，不管是核心知識(shí)點(diǎn)也好還是面試題也好，讓大家對(duì)知識(shí)框架有個(gè)基本輪廓
同時(shí)也整理了283頁的PDF文檔，也是Java的核心知識(shí)點(diǎn)。
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JVM的內(nèi)存模型是什么樣子的？

JVM內(nèi)存模型可以大致可劃分為線程私有區(qū)域和共享區(qū)域，線程私有區(qū)域由虛擬機(jī)棧、本地方法棧、程序計(jì)數(shù)器組成，而共享區(qū)域由堆、元數(shù)據(jù)空間（方法區(qū)）組成。

再有人問你JVM的內(nèi)存模型就回想下上面的圖，但是知道JVM的內(nèi)存模型的樣子還是不行的，還要知道他們分別干什么的。

虛擬機(jī)棧/本地方法棧

當(dāng)你碰到過StackOverflowException這個(gè)異常的時(shí)候，有沒有思考下為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的異常呢？答案就在虛擬機(jī)棧中，JVM會(huì)為每個(gè)方法生成棧幀然后將棧幀壓入虛擬機(jī)棧中。

舉個(gè)粟子：假設(shè)JVM參數(shù)-Xss設(shè)置為1m，如果某個(gè)方法里面創(chuàng)建一個(gè)128kb的數(shù)組，那這個(gè)方法在同一個(gè)線程中只能遞歸4次，再遞歸第五次的時(shí)候就會(huì)報(bào)StackOverflowException異常，因?yàn)樘摂M機(jī)棧的大小只有1m，每次遞歸都需要為方法在虛擬機(jī)棧中分配128kb的空間，很顯示到第五次的時(shí)候就空間不足了。

程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器是一個(gè)記錄著當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。JVM的多線程是通過CPU時(shí)間片輪轉(zhuǎn)（即線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間）算法來實(shí)現(xiàn)的。也就是說，某個(gè)線程在執(zhí)行過程中可能會(huì)因?yàn)闀r(shí)間片耗盡而被掛起，而另一個(gè)線程獲取到時(shí)間片開始執(zhí)行。

簡(jiǎn)單的說程序計(jì)數(shù)器的主要功能就是記錄著當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。

方法區(qū)（元數(shù)據(jù)區(qū)）

方法區(qū)存儲(chǔ)了類的元數(shù)據(jù)信息、靜態(tài)變量、常量等數(shù)據(jù)。

堆（heap)

平常大家使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建的對(duì)象都會(huì)進(jìn)入堆中，堆也是GC重點(diǎn)照顧的區(qū)域，堆會(huì)被劃分為：新生代、老年代，而新生代還會(huì)被進(jìn)一步劃分為Eden區(qū)和Survivor區(qū)：

新生代中的Eden區(qū)和Survivor區(qū)，是根據(jù)JVM回收算法來的，只是現(xiàn)在大部分都是使用的分代回收算法，所以在介紹堆的時(shí)候會(huì)直接將新生代歸納為Eden區(qū)和Survivor區(qū)。

小結(jié)

JVM內(nèi)存模型小結(jié)：

JVM內(nèi)存模型劃分為線程私有區(qū)域和共享區(qū)域虛擬機(jī)棧/本地方法棧負(fù)責(zé)存放線程執(zhí)行方法棧幀程序計(jì)數(shù)器用于記錄線程執(zhí)行指令的位置方法區(qū)（元數(shù)據(jù)區(qū)）存儲(chǔ)類的元數(shù)據(jù)信息、靜態(tài)變量、常量等數(shù)據(jù)堆（heap)使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建的對(duì)象都會(huì)進(jìn)入堆中，堆被劃分為新生代和老年代

什么時(shí)候?qū)ο罂梢员皇栈?#xff1f;

JVM判斷對(duì)象回收有兩種方式：引用記數(shù)、GC Roots，引用記數(shù)比較簡(jiǎn)單，JVM為每個(gè)對(duì)象維護(hù)一個(gè)引用計(jì)數(shù)，假設(shè)A對(duì)象引用計(jì)數(shù)為零說明沒有任務(wù)對(duì)象引用A對(duì)象，那A對(duì)象就可以被回收了，但是引用計(jì)數(shù)有個(gè)缺點(diǎn)就是無法解決循環(huán)引用的問題。

GC Roots通過一系列的名為GC Roots的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索，搜索過的路徑稱為引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時(shí)，則證明對(duì)象是不可用的。

在Java中，可以作為GC Roots的對(duì)象包括下面幾種：

虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象；方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象；方法區(qū)中的常量引用的對(duì)象；本地方法棧中JNI（即一般說的Native方法）的引用的對(duì)象；

小結(jié)

總的來說就是當(dāng)一個(gè)對(duì)象通過GC Roots搜索不到時(shí)，說明對(duì)象可以被回收了，但什么時(shí)候回收還要看GC的心情！

常見的垃圾回收器算法有哪些，各有什么優(yōu)劣？

標(biāo)記清除

這種算法分兩分：標(biāo)記、清除兩個(gè)階段，
標(biāo)記階段是從根集合（GC Root)開始掃描，每到達(dá)一個(gè)對(duì)象就會(huì)標(biāo)記該對(duì)象為存活狀態(tài)，清除階段在掃描完成之后將沒有標(biāo)記的對(duì)象給清除掉。

用一張圖說明：

這個(gè)算法有個(gè)缺陷就是會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，如上圖B被清除掉后會(huì)留下一塊內(nèi)存區(qū)域，如果后面需要分配大的對(duì)象就會(huì)導(dǎo)致沒有連續(xù)的內(nèi)存可供使用。

標(biāo)記整理

標(biāo)記整理就沒有內(nèi)存碎片的問題了，也是從根集合（GC Root)開始掃描進(jìn)行標(biāo)記然后清除無用的對(duì)象，清除完成后它會(huì)整理內(nèi)存。

這樣內(nèi)存就是連續(xù)的了，但是產(chǎn)生的另外一個(gè)問題是：每次都得移動(dòng)對(duì)象，因此成本很高。

復(fù)制算法

復(fù)制算法會(huì)將JVM推分成二等分，如果堆設(shè)置的是1g，那使用復(fù)制算法的時(shí)候堆就會(huì)有被劃分為兩塊區(qū)域各512m。給對(duì)象分配內(nèi)存的時(shí)候總是使用其中的一塊來分配，分配滿了以后，GC就會(huì)進(jìn)行標(biāo)記，然后將存活的對(duì)象移動(dòng)到另外一塊空白的區(qū)域，然后清除掉所有沒有存活的對(duì)象，這樣重復(fù)的處理，始終就會(huì)有一塊空白的區(qū)域沒有被合理的利用到。

兩塊區(qū)域交替使用，最大問題就是會(huì)導(dǎo)致空間的浪費(fèi)，現(xiàn)在堆內(nèi)存的使用率只有50%。

小結(jié)

JVM回收算法小結(jié)：

標(biāo)記清除速度快，但是會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片；標(biāo)記整理解決了標(biāo)記清除內(nèi)存碎片的問題，但是每次都得移動(dòng)對(duì)象，因此成本很高；復(fù)制算法沒有內(nèi)存碎片也不需要移動(dòng)對(duì)象，但是導(dǎo)致空間的浪費(fèi)；

什么時(shí)候?qū)ο髸?huì)進(jìn)入老年代？

新創(chuàng)建出來的對(duì)象一開始都會(huì)停留在新生代中，但隨著JVM的運(yùn)行，有些存活的長(zhǎng)的對(duì)象會(huì)慢慢的移動(dòng)到老年代中。

根據(jù)對(duì)象年齡

JVM會(huì)給對(duì)象增加一個(gè)年齡（age）的計(jì)數(shù)器，對(duì)象每“熬過”一次GC，年齡就要+1，待對(duì)象到達(dá)設(shè)置的閾值（默認(rèn)為15歲）就會(huì)被移移動(dòng)到老年代，可通過-XX:MaxTenuringThreshold調(diào)整這個(gè)閾值。

一次Minor GC后，對(duì)象年齡就會(huì)+1，達(dá)到閾值的對(duì)象就移動(dòng)到老年代，其他存活下來的對(duì)象會(huì)繼續(xù)保留在新生代中。

動(dòng)態(tài)年齡判斷

根據(jù)對(duì)象年齡有另外一個(gè)策略也會(huì)讓對(duì)象進(jìn)入老年代，不用等待15次GC之后進(jìn)入老年代，他的大致規(guī)則就是，假如當(dāng)前放對(duì)象的Survivor，一批對(duì)象的總大小大于這塊Survivor內(nèi)存的50%，那么大于這批對(duì)象年齡的對(duì)象，就可以直接進(jìn)入老年代了。

如圖上的A、B、D、E這四個(gè)對(duì)象，假如Survivor 2是100m，如果A + B + D的內(nèi)存大小超過50m，現(xiàn)在D的年齡是10，那E都會(huì)被移動(dòng)到老年代。實(shí)際上這個(gè)計(jì)算邏輯是這樣的：年齡1 + 年齡2 + 年齡n的多個(gè)對(duì)象總和超過Survivor區(qū)的50%，那就會(huì)把年齡n以上的對(duì)象都放入老年代。

大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

如果設(shè)置了-XX:PretenureSizeThreshold這個(gè)參數(shù)，那么如果你要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象大于這個(gè)參數(shù)的值，比如分配一個(gè)超大的字節(jié)數(shù)組，此時(shí)就直接把這個(gè)大對(duì)象放入到老年代，不會(huì)經(jīng)過新生代。

這么做就可以避免大對(duì)象在新生代，屢次躲過GC，還得把他們來復(fù)制來復(fù)制去的，最后才進(jìn)入老年代，這么大的對(duì)象來回復(fù)制，是很耗費(fèi)時(shí)間的。

什么是空間分配擔(dān)保策略？

JVM在發(fā)生Minor GC之前，虛擬機(jī)會(huì)檢查老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于新生代所有對(duì)象的總空間，如果大于，則此次Minor GC是安全的如果小于，則虛擬機(jī)會(huì)查看HandlePromotionFailure設(shè)置項(xiàng)的值是否允許擔(dān)保失敗。如果HandlePromotionFailure=true，那么會(huì)繼續(xù)檢查老年代最大可用連續(xù)空間是否大于歷次晉升到老年代的對(duì)象的平均大小，如果大于則嘗試進(jìn)行一次Minor GC，但這次Minor GC依然是有風(fēng)險(xiǎn)的；如果小于或者HandlePromotionFailure=false，則改為進(jìn)行一次Full GC。

如何優(yōu)化減少Full GC？

將前面的一些問題總結(jié)下來，然后應(yīng)用到線上，那JVM應(yīng)該如何優(yōu)化減少Full GC呢？以標(biāo)準(zhǔn)的4核8G機(jī)器為例說明，首先系統(tǒng)預(yù)留4G，其他4G按如下規(guī)則分配 ：
?堆內(nèi)存：3g新生代：1.5g
?新生代Eden區(qū)：1228m
?新生代Survivor區(qū)：153m
?方法區(qū)：256m
?虛擬機(jī)棧：1m/thread

設(shè)置參數(shù)如下：

-Xms3072m -Xmx3072m -Xmn1536m -Xss=1m -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=256m -XX:HandlePromotionFailure -XX:SurvivorRatio=8

估算系統(tǒng)每秒占用內(nèi)存數(shù)量

在優(yōu)化JVM之前，要先估算要系統(tǒng)每秒占用的內(nèi)存數(shù)量，如有個(gè)日活百萬的商場(chǎng)系統(tǒng)，每日下單量在20w左右，按照一天8個(gè)小時(shí)算，那訂單服務(wù)的每秒大概會(huì)有500個(gè)請(qǐng)求，然后粗略的估算下每個(gè)請(qǐng)求占用多少內(nèi)存，計(jì)算出每秒要花費(fèi)多少內(nèi)存。

假設(shè)是每秒500個(gè)請(qǐng)求，每個(gè)請(qǐng)求需要分配100k的空間，那1秒需要分配大約50m的內(nèi)存。

計(jì)算下多長(zhǎng)時(shí)間觸發(fā)一次Minor GC

按照之前的估算1秒需要分配大約50m的內(nèi)存的話，Eden區(qū)的空間是1228m那平均每25秒就要執(zhí)行一次Minor GC。

檢查下Survivor區(qū)是否足夠

按照上面的模型，每25秒就要執(zhí)行一次Minor GC，GC執(zhí)行期間并不能回收掉所有的新生代中的對(duì)象，那每秒50m那每次GC執(zhí)行期間還會(huì)剩下大約100m無法回收的對(duì)象會(huì)進(jìn)入Survivor區(qū)，但是別忘記JVM有動(dòng)態(tài)年齡判斷機(jī)制，這樣設(shè)置下來Survivor的空間明顯小了一點(diǎn)，所以將新生代設(shè)置2048m，才能避免觸發(fā)動(dòng)態(tài)年齡判斷：

-Xms3072m -Xmx3072m -Xmn2048m ...

大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

大對(duì)象一般是長(zhǎng)期存活和使用的對(duì)象，一般來說設(shè)置1M的對(duì)象直接進(jìn)入老年代，這樣避免大對(duì)象一直處于新生代中來回復(fù)制，所以加上PretenureSizeThreshold=1m參數(shù)。

... -XX:PretenureSizeThreshold=1m ...

合理設(shè)置對(duì)象年齡閾值

Minor GC后默認(rèn)躲過15次垃圾回收后自動(dòng)升入老年代，按照我們的評(píng)估25秒觸發(fā)一次Minor GC，如果按照MaxTenuringThreshold參數(shù)的默認(rèn)值，躲過15次GC后，應(yīng)該是6分鐘之后的事了，結(jié)合當(dāng)前業(yè)務(wù)場(chǎng)景這里可以降低一點(diǎn)，讓那些本應(yīng)該進(jìn)入老年代的對(duì)象，盡快的進(jìn)入老年代，避免復(fù)制成本和浪費(fèi)新生代空間，從而導(dǎo)致新生代Survivor空間不足，引發(fā)Full GC。

... -XX:MaxTenuringThreshold=6 ...

總結(jié)

以上所述是給大家介紹的大廠面試經(jīng)：說一下你們線上JVM是如何優(yōu)化的，希望對(duì)大家有所幫助

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的面试官：说一下你们线上JVM是如何优化的？一不小心聊了2个小时！！的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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