面试题专题:头条一面参考答案(003)

前两篇文章也都是介绍头条一面的内容及参考答案题目

什么场景需要JVM调优

• OutOfMemoryError,内存不足
• 内存泄露
• 线程死锁
• 锁争用(Lock Contention.)
• Java进程消耗CPU过高

这些问题出现的时候常常通过重启服务器或者调大内存来临时解决，实际情况，还需要尽量还原当时的业务场景，并分析内存、线程等数据，通过分析找到最终的解决方案，这就会涉及到性能分析工具。

JVM性能监控分析工具

JDK本身提供了很丰富的性能监控工具，除了集成式的visualVM和jConsole外，

还有jstat,jstack,jps,jmap,jhat小工具，这些都是性能调优的常用工具。

• Jconsole:jdk自带，功能简单，但是可以在系统有一定负荷的情况下使用。对垃圾回收算法有很详细的跟踪。
• JProfiler:商业软件，功能强大。
• VisualVM:JDK自带，功能强大，与JProfiler类似。
• MAT:MAT(Memory Analyzer Tool),一个基于Eclipse的内存分析工具。

VisualVM

VisualVM是javajdk自带的牛逼的调优工具，也是平时使用最多调优工具，几乎涉及了jvm调优的方方面面。启动起来后和jconsole一样同样可以选择本地和远程，如果需要监控远程同样需要配置相关参数。

1. 打开 VisualVM

这个工具放在 JDK 安装目录的 bin 目录下，双击 jvisualvm.exe 即可打开，如下 图所示

2.监视页面主要展示系统资源占用情况

• CPU:展示java程序运行的时候占用的cpu资源
• 堆：这里要说明下堆内存的组成部分，堆是由老年代和新生代组成，其中新生代有由”伊甸园”和”两个幸存区组成”三部分组成，堆视图看到的资源占用实际是”老年代”、”伊甸园(Eden)”、”两个幸存者(Survivor)”的一个综合情况。
• PermGen:Perm区用来存放java类以及其他虚拟机自己的静态数据，（常被称为持久代或者方法区)
• 类：此视图主要展示当前程序加载了多少个类
• 线程：当前程序的线程启动情况
• 堆Dump:生产当前程序的内存快照hprof文件，对于分析内存溢出问题比较有帮助。

3.线程页面（主要展示程序中所有的线程运行状态）

• 线程dump：所有线程的快照（对分析线程死锁，比较有帮助)
• 时间线 ： 展示每个线程的实时运行状态（不同颜色代表不同的状态）

VisualVM可以根据需要安装不同的插件，每个插件的关注点都不同，有的主要监控GC,有的主要监控内存，有的监控线程等。

性能监控工具已经有了就可以考虑调优的问题了

JVM 内存结构

由上图可以清楚的看到JVM的内存空间分为3大部分：

• 堆内存
• 方法区
• 栈内存

其中栈内存可以再细分为java虚拟机栈和本地方法栈，堆内存可以划分为新生代和老年代，新生代中还可以再次划分为Eden区、From Survivor区和ToSurvivor区。

其中一部分是线程共享的，包括Java堆和方法区；另一部分是线程私有的，包括虚拟机栈和本地方法栈，以及程序计数器这一小部分内存。

堆内存(Heap)

java堆(Java Heap)是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。堆是被所有线程共享的区域，是在虚拟机启动时创建的。堆里面存放的都是对象的实例(new出来的对象都存在堆中)。

此内存区域的唯一目的就是存放对象实例(new的对象)，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

堆内存分为两个部分：年轻代和老年代。我们平常所说的垃圾回收，主要回收的就是堆区。更细一点划分新生代又可划分为Eden区和2个Survivor区(FromSurvivor To Survivor)

下图中的Perm代表的是永久代，但是注意永久代并不属于堆内存中的一部分，同时jdk1.8之后永久代已经被移除。

新生代（Youg)与老年代（01d)的比例的值为1：2（该值可以通过参数-XX:NewRat io来指定)

默认的，Eden:from:to=8:1:1(可以通过参数-XX:Survi vorRat io来设定)，即：Eden=8/10的新生代空间大小，from=to=1/10的新生代空间大小。

方法区(Method Area)

方法区也称”永久代“，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、数量各个线程共享的内存区域。

在JDK8之前的HotSpot JVM,存放这些”永久的”的区域叫做“永久代(permanentgeneration)”。永久代是一片连续的堆空间，在JVM启动之前通过在命令行设置参数-XX:MaxPermSize来设定永久代最大可分配的内存空间，默认大小是64M(64位JVM默认是85M)。

随着JDK8的到来，JVM不再有永久代(PermGen)。但类的元数据信息(metadata)还在，只不过不再是存储在连续的堆空间上，而是移动到叫做“Metaspace”的本地内存(Native memoy。）

方法区或永生代相关设置

• -X:PermSize=64MB最小尺寸，初始分配
• -XX:MaxPermSize=256MB最大允许分配尺寸，按需分配
• XX:+CMSCIassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled设置垃圾不回收

默认大小

• -server选项下默认MaxPermSize为64m
• -client选项下默认MaxPermSize为32m

虚拟机栈(JVM Stack)

java虚拟机栈是线程私有，生命周期与线程相同。创建线程的时候就会创建个java虚拟机栈。

虚拟机执行java程序的时候，每个方法都会创建一个栈帧，栈帧存放在java虚拟机栈中，通过压栈出栈的方式进行方法调用。

栈帧又分为以下几个区域：局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等。平时我们所说的变量存在栈中，这句话说得不太严谨，应该说局部变量存放在java虚拟机栈的局部变量表中。

java的8种基本类型的局部变量的值存放在虚拟机栈的局部变量表中，如果是引用型的变量，则只存储对象的引用地址。

本地方法栈(Native Stack)

本地方法栈(Native Method Stacks)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

程序计数器(PC Register)

程序计数器就是记录当前线程执行程序的位置，改变计数器的值来确定执行的下一条指令比如循环、分支、方法跳转、异常处理，线程恢复都是依赖程序计数器来完成。Java虚拟机多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的。为了线程切换能恢复到正确的位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，所以它是线程私有的。

直接内存

直接内存并不是虚拟机内存的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。jdk1.4中新加入的NI0,引入了通道与缓冲区的I0方式，它可以调用Native方法直接分配堆外内存，这个堆外内存就是本机内存，不会影响到堆内存的大小。

JVM 内存参数

• -ms设置堆的最小空间大小。
• -mx设置堆的最大空间大小。
• -mn:设置年轻代大小
• -X:NewSize设置新生代最小空间大小。
• -XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。
• -X:PermSize设置永久代最小空间大小。
• -XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。
• -Xss设置每个线程的堆栈大小
• -XX:+UseParallelGC:选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代
• 有效。即上述配置下，年轻代使用并发收集，而年老代仍旧使用串行收集。
• -X:Paral lelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数，即：同时多少个
• 线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。

下一篇单独发垃圾回收算法，也算是重中之重吧