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1、JAVA内存区域与内存溢出
1.1、概述
Java中JVM提供了内存管理机制，Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把内分分为不同的数据区,如图:
JVM内存区域.png
1.2、程序计数器
程序计数器是当前线程所执行的字节码的行号指示器，作用就是根据计数器的值获取下一条要执行的字节码指令。当执行的是java方法，则记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果是Native方法，则这个计数器的值为空。不存在任务OutOfMemoryError。
1.3、虚拟机栈
每个普通Java方法（除去Native方法）在执行的时候都会同时创建栈帧，用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息，每个方法被调用直到完成的过程对应着栈帧在JVM栈中的入栈与出栈。其中局部变量表所需要的内存空间在编译器间完成分配。
跟虚拟机栈相关联的异常有两种：
- StackOverflowError
线程请求的栈深度大于虚拟机允许的最大深度。
- OutOfMemoryError
虚拟机栈扩展时无法申请到足够的内存。
1.4、本地方法栈
用于虚拟机执行Native方法，其他和本地方法栈相同。也会有StackOverflowError和OutOfMemoryError。
1.5、堆
虚拟机启动后创建堆，用于存放对象实例。堆时垃圾回收器的主要工作区域，主要分为新生代和老年代，新生代又可以细分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。java程序启动时，可用-Xmx与-Xms控制堆的大小。如果堆中没有内存完成实例分配并且堆也无法扩展时会抛出OutOfMemoryError。
1.6、方法区
方法区主要存储类的元数据，如虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码，JDK1.8之前以永久代实现，JDK1.8之后使用元空间，而且元空间使用的是系统内存。如果无法申请内存时，会抛出OutOfMemoryError。
2、垃圾回收
2.1、如何判断对象已经死亡？
2.1.1、引用计数法
在对象中添加一个引用计数器，当有个地方引用时，计数器值+1，当引用失效时，计数器值-1。计数器为0的对象就是死亡的，但是这里有个问题：对象循环引用，两个对象互相引用着对方，导致它们的引用计数器不为0，于是无法通知GC回收。
2.1.2、GC Roots搜索
Java中采用的是GC ROOT搜索，思路就是通过一系列名为“GC Roots”的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，搜索中所走过的路径称为引用链，当GC Roots对某一对象不可达时，则证明此对象不可用。
GC Roots包括以下几种：
- 栈帧中的本地变量表中引用的对象
- 方法区中类静态属性引用的对象
- 方法区中常量引用的对象
- 本地方法栈Native方法引用的对象
2.2、垃圾收集算法
2.2.1、标记-清除算法
标记-清除算法分为两个阶段：
- 标记：首先标记出所有需要回收的对象。
- 清除：统一回收被标记的对象。
标记-清除.png
这个算法有连个缺点：
- 效率不高
- 会产生不连续的内存碎片
2.2.2、复制算法
复制算法的效率很高，其将可用内存按照容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块，当一块用完时，就将还存活的对象复制到另一块上面，然后清除掉使用过的内存空间。
复制算法.png
这种算法很适合回收新生代，在新生代中分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间，一般分配的内存比例为8：1：1，当回收时，将Eden与From Survivor中还存活的对象一次性拷贝到To Survivor中，之后清理掉Eden与From Servivor空间，当To Survivor空间不够时，需要依赖老年代。
2.2.3、标记-整理算法
在老年代，对象的存活率比较高，所以标记-整理算法被提出来了，首先标记出要回收的对象，然后将所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉死亡的对象：
标记-整理.jpg
2.2.4、分代收集算法
分代回收的思想就是根据对象的存活周期，将不同的内存划分为几块，根据每块内存的特点采用适当的收集算法，比如新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。
2.3、垃圾收集器
下图展示了7种不同分代的收集器，如果两个收集器之间存在连线，则表示可以搭配使用。
垃圾回收器.jpg
通过以下命令可以查看垃圾回收器信息：
java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
我的测试服务器结果：
-XX:InitialHeapSize=524503488 -XX:MaxHeapSize=8392055808 -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseParallelGC
java version "1.8.0_152"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_152-b16)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.152-b16, mixed mode)
可以看到使用的是：ParallelGC。
JVM参数对应关系：
JVM参数对应关系.png
下面简单介绍7中垃圾回收器：
2.3.1、Serial收集器
新生代单线程收集器，简单高效。
2.3.2、ParNew收集器
Serial收集器的多线程版本，除了在垃圾回收时使用多线程，其余都和Serial收集器相同。
2.3.3、Parallel Scavenge收集器
Parallel Scavenge收集器是并行的采用复制算法的新生代收集器，着重于系统的吞吐量，适合后台运算而不需要太多用户交互的任务。
2.3.4、Serial Old收集器
Serial Old是单线程的老年代垃圾收集器，使用标记-整理算法。具有简单高效的特点。
2.3.5、Parallel Old收集器
Parallel Old收集器是Parallel Scanenge的老年代版本，多线程垃圾回收，也是用标记-整理算法。
2.3.6、CMS收集器
CMS注重服务的响应时间，是基于标记-清除算法实现。具有并发收集、低停顿的特点。
2.3.7、G1收集器
Garbage First，基于标记-整理算法，其将整个Java堆（包括新生代和老年代）划分为多个大小固定的独立区域，并且跟踪这些区域里的垃圾堆积程度，在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域。
3、CPU占用过高问题排查
3.1、 linux查看进程信息
top
linux查看进程信息.png
3.2、查看进程占用cpu最多的线程
ps -mp 23967 -o THREAD,tid,time
查看进程占用cpu最多的线程.png
3.3、线程ID转16进制
printf "%x\n" 23968
线程ID转16进制.png
3.4、查看线程信息
jstack 23967 |grep -A 10 5da0
查看线程信息.png
jstack 23967 |grep 5da0 -A 30
查看线程信息-2.png
3.5、 查看进程的对象信息
jmap -histo:live 23967 | more
查看进程的对象信息.png
3.6、查看进程的GC情况
jstat -gcutil 23967 1000 100
查看进程的GC情况.png
参考
tencent.jpg
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