宋紅康JVM課件代碼單擊此處添加副標題XX有限公司匯報人：XX01JVM基礎(chǔ)概念02JVM內(nèi)存模型03JVM類加載機制04JVM性能調(diào)優(yōu)05JVM故障診斷06JVM代碼實踐目錄JVM基礎(chǔ)概念01JVM定義與作用JVM的定義JVM的作用01JVM是Java虛擬機，負責(zé)執(zhí)行Java字節(jié)碼，是Java程序跨平臺運行的關(guān)鍵。02JVM作為運行環(huán)境，提供內(nèi)存管理、垃圾回收等服務(wù)，確保Java程序穩(wěn)定運行。JVM架構(gòu)組成類加載器子系統(tǒng)JVM通過類加載器子系統(tǒng)加載.class文件，負責(zé)從文件系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中加載Class文件。本地接口庫本地接口庫使得JVM可以調(diào)用本地系統(tǒng)庫，實現(xiàn)Java與底層操作系統(tǒng)的交互。運行時數(shù)據(jù)區(qū)執(zhí)行引擎JVM的運行時數(shù)據(jù)區(qū)包括堆、棧、方法區(qū)、程序計數(shù)器和本地方法棧，是執(zhí)行Java程序的內(nèi)存模型。執(zhí)行引擎負責(zé)執(zhí)行存儲在方法區(qū)內(nèi)的字節(jié)碼指令，包括即時編譯器和垃圾回收器。垃圾回收機制JVM通過垃圾回收機制自動管理內(nèi)存，釋放不再使用的對象占用的空間。垃圾回收的基本概念標記-清除算法是垃圾回收的一種基礎(chǔ)方法，它首先標記出所有需要回收的對象，然后清除這些對象。標記-清除算法引用計數(shù)算法通過跟蹤記錄每個對象被引用的次數(shù)來判斷對象是否可以回收。引用計數(shù)算法垃圾回收機制01分代收集理論分代收集理論將對象按生命周期長短分為不同代，不同代采用不同的垃圾回收策略，以提高效率。02垃圾回收器的選擇根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的垃圾回收器，如Serial、Parallel、CMS或G1等，以優(yōu)化性能。JVM內(nèi)存模型02堆內(nèi)存結(jié)構(gòu)01JVM堆內(nèi)存主要分為年輕代和老年代，年輕代又細分為Eden區(qū)和兩個Survivor區(qū)。02新創(chuàng)建的對象首先分配在Eden區(qū)，經(jīng)過一定次數(shù)的MinorGC后，晉升到Survivor區(qū)或老年代。堆內(nèi)存的區(qū)域劃分對象分配過程堆內(nèi)存結(jié)構(gòu)JVM通過垃圾回收機制管理堆內(nèi)存，定期清理不再使用的對象，釋放空間供新對象使用。01垃圾回收機制當堆內(nèi)存不足以分配新對象時，JVM會拋出OutOfMemoryError，提示堆內(nèi)存溢出。02堆內(nèi)存溢出處理棧內(nèi)存與線程每個線程擁有自己的棧內(nèi)存，用于存儲局部變量和方法調(diào)用，保證線程安全。線程私有棧內(nèi)存棧內(nèi)存的大小直接影響線程的性能，合理配置棧內(nèi)存大小可以優(yōu)化程序運行效率。棧內(nèi)存與性能當方法調(diào)用過多或遞歸過深時，可能導(dǎo)致棧內(nèi)存溢出，引發(fā)StackOverflowError。棧內(nèi)存溢出010203方法區(qū)與元空間方法區(qū)用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)。方法區(qū)的作用Java8中，元空間取代了永久代，存儲類的元數(shù)據(jù)，與本地內(nèi)存直接相關(guān)。元空間的引入元空間的大小可以動態(tài)調(diào)整，且不受JVM堆大小限制，提高了性能和靈活性。元空間的內(nèi)存管理JVM類加載機制03類加載過程JVM通過類加載器讀取.class文件，將字節(jié)碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成方法區(qū)內(nèi)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。加載階段鏈接階段包括驗證、準備和解析三個步驟，確保類文件的正確性和完整性，為類變量分配內(nèi)存。鏈接階段類初始化階段執(zhí)行靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)變量的賦值操作，是類加載過程的最后一步。初始化階段類加載器類型引導(dǎo)類加載器負責(zé)加載JVM運行時所需的核心類庫，如rt.jar中的類。引導(dǎo)類加載器0102擴展類加載器負責(zé)加載存放在JRE的lib/ext目錄下的擴展庫，如各種插件。擴展類加載器03系統(tǒng)類加載器負責(zé)加載用戶類路徑（Classpath）上所指定的類庫，是應(yīng)用默認的類加載器。系統(tǒng)類加載器雙親委派模型JVM中的類加載器分為啟動類加載器、擴展類加載器和應(yīng)用類加載器，形成層級結(jié)構(gòu)。類加載器的層級結(jié)構(gòu)01當一個類加載器需要加載一個類時，它首先請求其父類加載器進行加載，逐級向上，直到啟動類加載器。委派過程02雙親委派模型確保了Java核心庫的類型安全，防止核心API被篡改或替換。安全性保證03開發(fā)者可以創(chuàng)建自定義類加載器，但它們必須遵循雙親委派模型，以保證類加載的一致性。自定義類加載器04JVM性能調(diào)優(yōu)04性能監(jiān)控工具阿里巴巴開源診斷工具，支持在線問題定位與JVM狀態(tài)監(jiān)控Arthas工具JDK自帶監(jiān)控工具，顯示內(nèi)存、線程、類加載等性能信息JConsole工具實時監(jiān)控JVM運行狀態(tài)，提供內(nèi)存、線程、GC等分析功能VisualVM工具調(diào)優(yōu)策略與案例調(diào)整線程堆棧大小，避免棧溢出或內(nèi)存浪費，確保線程能穩(wěn)定運行。線程堆棧調(diào)整03合理設(shè)置堆內(nèi)存大小和新生代與老年代的比例，以減少FullGC的頻率，提升性能。內(nèi)存分配策略02選擇合適的垃圾收集器，如G1、CMS或ParallelGC，根據(jù)應(yīng)用需求和硬件環(huán)境進行優(yōu)化。垃圾收集器選擇01調(diào)優(yōu)策略與案例使用JVM監(jiān)控工具如JConsole、VisualVM等，實時監(jiān)控性能指標，快速定位性能瓶頸。監(jiān)控與分析工具應(yīng)用通過調(diào)整JIT編譯器的參數(shù)，如編譯閾值，來提高熱點代碼的執(zhí)行效率。JIT編譯優(yōu)化內(nèi)存泄漏分析介紹如何通過代碼審查、單元測試和使用內(nèi)存分析工具來預(yù)防內(nèi)存泄漏的發(fā)生。分析著名的內(nèi)存泄漏案例，如LinkedIn的大量內(nèi)存泄漏事件，了解其原因和解決方法。通過分析JVM堆轉(zhuǎn)儲文件，使用工具如MAT或JProfiler來識別內(nèi)存泄漏的源頭。識別內(nèi)存泄漏內(nèi)存泄漏案例分析內(nèi)存泄漏預(yù)防策略JVM故障診斷05常見故障類型堆棧溢出內(nèi)存泄漏03堆棧溢出通常由于遞歸調(diào)用過深或創(chuàng)建了大量線程，導(dǎo)致JVM堆?？臻g耗盡，程序崩潰。線程死鎖01內(nèi)存泄漏是導(dǎo)致JVM故障的常見原因，例如長時間運行的應(yīng)用程序未能釋放不再使用的對象。02線程死鎖發(fā)生在多線程環(huán)境中，當兩個或多個線程相互等待對方釋放資源時，導(dǎo)致程序無法繼續(xù)執(zhí)行。類加載異常04類加載異常發(fā)生在JVM無法加載必要的類文件時，可能是由于類路徑配置錯誤或文件損壞導(dǎo)致。故障診斷工具JVM監(jiān)控工具使用JConsole或VisualVM等監(jiān)控工具，實時查看JVM內(nèi)存使用、線程狀態(tài)和性能指標。JVM參數(shù)調(diào)優(yōu)通過設(shè)置JVM啟動參數(shù)，如堆大小、垃圾收集器類型，進行性能調(diào)優(yōu)和故障預(yù)防。GC日志分析線程轉(zhuǎn)儲分析通過分析GC日志，了解垃圾收集器的行為，識別內(nèi)存泄漏和性能瓶頸。利用jstack工具獲取線程轉(zhuǎn)儲文件，分析線程狀態(tài)，診斷死鎖和性能問題。故障處理流程記錄JVM運行時的異常信息、日志文件和系統(tǒng)資源使用情況，為故障分析提供數(shù)據(jù)支持。01收集故障信息通過分析線程堆棧、GC日志等信息，確定導(dǎo)致JVM故障的具體原因，如內(nèi)存溢出或死鎖。02分析故障原因根據(jù)故障原因，制定相應(yīng)的解決措施，如調(diào)整內(nèi)存設(shè)置、優(yōu)化代碼或升級JVM版本。03制定解決方案執(zhí)行解決方案，如重啟服務(wù)、調(diào)整配置參數(shù)或修改代碼，以解決JVM出現(xiàn)的問題。04實施故障修復(fù)在實施修復(fù)措施后，重新監(jiān)控JVM的運行狀態(tài)，確保故障已被徹底解決，防止問題復(fù)發(fā)。05驗證修復(fù)效果JVM代碼實踐06代碼示例解析通過分析JVM中的垃圾回收代碼，展示如何利用GC日志來優(yōu)化內(nèi)存管理。垃圾回收機制通過代碼示例，解析類加載過程中的雙親委派模型及其在實際開發(fā)中的作用。類加載機制介紹synchronized關(guān)鍵字和Lock接口在代碼中的應(yīng)用，以及它們?nèi)绾伪ＷC線程安全。線程同步機制010203代碼優(yōu)化技巧合理使用循環(huán)控制結(jié)構(gòu)，減少循環(huán)內(nèi)部的計算量，例如通過循環(huán)展開減少迭代次數(shù)。循環(huán)優(yōu)化合理分配線程任務(wù)，避免線程競爭和死鎖，使用線程池管理線程資源。多線程優(yōu)化選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如使用哈希表代替數(shù)組來提高查找效率。算法優(yōu)化優(yōu)化對象的創(chuàng)建和回收，使用對象池等技術(shù)減少頻繁的內(nèi)存分配和垃圾回收開銷。內(nèi)存管理定期重構(gòu)代碼，移除冗余和未使用的代碼段，提高代碼的可讀性和維護性。代碼重