深入浅出jvm虚拟机视频大全（jvm性能调优+内存模型+虚拟机原理）

### JVM虚拟机基础概念 Java虚拟机（JVM）是运行Java程序的一种环境，它为Java应用程序提供了一个独立于硬件的抽象计算机模型。通过JVM，开发者可以将编写的Java程序部署在各种不同的操作系统上而无需修改源代码，极大地提高了跨平台性。 ### JVM内存模型详解 #### 1. 方法区 方法区主要存储类的信息、常量、静态变量等数据。这些数据通常在类加载时创建，并且在整个JVM生命周期中保持不变。对于HotSpot虚拟机而言，这部分区域被称为“永久代”（PermGen space），而在JVM 8之后，已经被“元空间”（Metaspace）所替代，其物理内存空间不再受堆大小限制，而是由系统的实际可用内存决定。 #### 2. 堆 堆是JVM管理的最大一块内存区域，用于存放对象实例。根据对象存活周期的不同，堆又可以被细分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）两部分。 - **新生代**：主要存放新创建的对象以及经过一次Minor GC后仍然存活的对象。新生代又被进一步划分为Eden区和两个Survivor区（S0和S1）。大多数对象都会在这个区域经历多次垃圾回收后被销毁。 - **老年代**：存放较长时间未被回收的对象。当对象在新生代经过多次垃圾回收仍然存活时，会被转移到老年代。 #### 3. 程序计数器 每个线程都有一个私有的程序计数器，用来指示当前线程执行的字节码指令的位置。如果线程正在执行的是Java方法，则计数器记录的是当前虚拟机字节码指令地址；如果正在执行的是Native方法，则该计数器值为空（Undefined）。 #### 4. 虚拟机栈 每个线程创建时都会创建一个虚拟机栈，其内部保存了多个栈帧。栈帧是线程执行Java方法时的数据结构，包含了局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着虚拟机栈中一个栈帧的从入栈到出栈的过程。 #### 5. 本地方法栈 与虚拟机栈相似，但主要用于支持Native方法的调用。本地方法栈也是每个线程私有的，与虚拟机栈的作用基本相同，只是针对的是Native方法而已。 ### JVM性能调优技巧 #### 1. 合理设置堆大小 根据应用的具体情况合理配置堆的大小，尤其是新生代和老年代的比例。可以通过-Xms和-Xmx参数来设置初始堆大小和最大堆大小。例如： ``` -Xms1g -Xmx1g ``` 这表示初始化堆内存大小为1GB，最大堆内存也为1GB。 #### 2. 选择合适的垃圾收集器 JVM提供了多种垃圾收集器供用户选择，如Serial、Parallel、CMS、G1等。不同垃圾收集器有着不同的特点和适用场景，选择合适的垃圾收集器可以显著提高应用性能。例如，在追求低延迟的应用场景中，可以选择CMS或G1收集器。 #### 3. 监控与分析工具的使用 使用JVisualVM、JConsole等工具监控JVM的运行状态，定期检查GC日志，分析对象的创建和销毁情况，从而找出性能瓶颈并针对性地进行优化。例如，JVisualVM提供了丰富的监控功能，可以帮助开发者深入了解JVM的内存使用情况、线程活动等。 #### 4. 减少对象创建 频繁的对象创建会增加GC的压力，因此在编写代码时应当尽可能减少不必要的对象创建。例如，对于经常使用的对象，可以考虑使用对象池技术重复利用已创建的对象。 #### 5. 并发编程优化 合理使用Java并发API，如`ConcurrentHashMap`、`AtomicInteger`等，减少锁的竞争，提高多线程应用的性能。同时，避免在热点代码路径中使用过多的同步操作。 ### JVM虚拟机原理探究 #### 1. 类加载机制 类加载过程包括加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段。其中，加载阶段负责读取类文件，并将其转换成二进制流；验证阶段确保类文件符合JVM规范；准备阶段为类变量分配内存并设置默认初始值；解析阶段将符号引用转化为直接引用；初始化阶段负责执行类构造器`<clinit>`方法。 #### 2. 字节码执行引擎 JVM的核心组件之一就是字节码解释器，它负责执行字节码指令。此外，JVM还包含一个即时编译器（JIT Compiler），能够将热点代码编译成本地机器码，提高执行效率。 #### 3. 内存分配与回收策略 - **内存分配**：对象在创建时需要在堆上分配内存。为了提高分配效率，JVM采用了多种策略，如TLAB（Thread Local Allocation Buffer）线程本地分配缓冲区，允许每个线程拥有一个独立的小缓冲区，减少锁竞争。 - **垃圾回收**：JVM采用多种算法来进行垃圾回收，包括标记-清除、复制、标记-整理等。通过合理配置垃圾收集器，可以有效减少GC停顿时间，提高应用性能。 #### 4. 类卸载机制 当一个类不再被引用时，JVM可以对其进行卸载。类卸载机制有助于减少内存占用，特别是在长时间运行的应用中尤为重要。 #### 5. 安全性保障 JVM通过沙箱安全模型（Sandbox Security Model）、访问控制、异常处理等方式保证程序的安全性和稳定性。例如，沙箱安全模型限制了Java程序只能访问特定的系统资源，从而防止恶意代码对系统造成破坏。 通过深入学习JVM虚拟机的相关知识，不仅能够帮助开发者更好地理解Java程序的运行机制，还能够在实际开发过程中针对具体问题采取有效的优化措施，提升程序的运行效率和用户体验。