JVM
Java工具文档：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/index.html
JVM内存结构
JVM规范：https://docs.oracle.com/javase/specs/index.html
1、Heap区(堆区)：Young区（Survivor区、Eden区）、Old区
2、Metaspace区（非堆区即Non-Heap区）：CCS区、CodeCache区
Heap区：存储对象
Metaspace区：存储类、常量、静态变量、本地方法栈
Survivor区：S0+S1
CodeCache区：缓存编译代码得到的机器码
Perm区：永久代，JDK 1.8已移除该区
对象分配规则
1、优先分配在Eden区
2、大对象分配到Old区：可由 -XX:PretenureSizeThreshold 配置
3、长期存活对象移动到Old区：可由 -XX:MaxTenuringThreshold 配置
总结：
JVM内存 = Heap区 + Non-Heap区
Heap区= Young区（年轻代）+ Old区（年老代、Tenured，年轻代中经过垃圾回收没有回收掉的对象将被Copy到年老代）
Young区 = Eden区（新生代、New，存放新建对象）+ Survivor区（中生代，新生代中经过垃圾回收没有回收掉的对象将被Copy到中生代）
JVM参数
1、标准参数：-help -version -CLASSPATH等
2、X参数：-Xint（解释执行）-Xcomp（编译执行）-Xmixed（JVM决定执行方式）等
3、布尔类型XX参数：-XX:+属性（启用属性）-XX:-属性（禁用属性）
4、非布尔类型XX参数：-XX:属性=值
-Xms512m等价于-XX:InitialHeapSize=512m，堆内存初始值，默认为物理内存的1/64
-Xmx3g等价于-XX:MaxHeapSize=3g，最大堆内存，默认为物理内存的1/4
（经验：-Xms 和 -Xmx设置成一样，使得垃圾回收后不需要重新分隔计算堆区；建议-Xmx设置为可用内存的80%）
-XX:newSize，堆内存里，新生代初始内存
-XX:MaxnewSize，堆内存里，新生代最大内存
-Xmn512m，同时对-XX:newSize和-XX:MaxnewSize进行设置，即让他们都等于512m
-XX:PermSize，非堆内存初始值
-XX:MaxPermSize，非堆内存最大值
-XX:+UseCompressedClassPointer：启用短类指针，即对象中指向类的指针为32位短指针；启用该参数时，类存在CCS区
Java工具
查看Java进程：jps
启动时查看所有JVM参数：java -XX:+PrintFlagsFinal -version
运行时查看参数：jinfo -flag MaxHeapSize 进程ID
查看非默认参数：jinfo -flags 进程ID
查看类加载信息：jstat -class 进程ID
查看垃圾回收信息：jstat -gc 进程ID
查看编译信息：jstat -compiler 进程ID
导出内存映像：jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 进程ID
查看线程状态和调用栈：jstack 进程ID
垃圾回收
JVM调优指南：https://docs.oracle.com/javase/10/gctuning/toc.htm
内存泄漏：一个无用对象的指针一直被持有，不能被回收
垃圾回收：从根节点开始，做引用可达性分析，不可达对象即被回收
根节点：类加载器、Thread、本地变量表、static成员、常量引用、本地方法栈的变量等
标记清除法：做可达性分析时标记，分析完后清除，容易产生内存碎片（堆内存不连续）
标记整理法：做可达性分析时标记，同时移动可存活对象到一块，避免了内存碎片，但整理内存比较耗时
复制法：把内存分成两块S0+S1，每次只使用一块，用完时将存活对象复制到另一块，并清理原块，空间利用率低
分带垃圾回收：Young区存放生命周期短的对象，采用复制法；Old区存放生命周期长的对象，用标记法
垃圾收集器
1、串行收集器：单个垃圾收集线程，小内存适用
2、并行收集器（默认）：多个垃圾收集线程，但阻塞用户线程，
3、并发收集器（CMS、G1等）：多个垃圾收集线程，不阻塞用户线程，-XX:GCTimeRatio=n配置垃圾收集时间占比为 1/(n+1)
-XX:+UseSerialGC：Young区采用串行收集器
-XX:+UseSerialOldGC：Old区采用串行收集器
-XX:+UseParallelGC：Young区采用并行收集器，-XX:MaxGCPauseMillis 配置用户线程最大停顿时间
-XX:+UseParallelOldGC：Old区采用并行收集器，-XX:ParallelGCThreads 配置GC线程数
-XX:+UseG1GC：两区采用G1收集器，性能高停顿小，适用于6G以上内存，-XX:G1HeapRegionSize配置region大小
Young区垃圾回收（minor gc）时机：Eden区满的时候
Old区垃圾回收（major gc 、full gc）时机：Old区太满时
MAT（Eclipse Memory Analyzer）
JVM内存分析工具
官网：https://www.eclipse.org/mat/
使用：打开jmap导出的内存映像文件，可以查看对象数量、引用关系、内存溢出嫌疑点等
CPU使用率异常（飙高）分析
线程状态：new -> runable(ready 和 running) -> Watiting\Timed Waiting\Blocked -> runable -> terminated
1、查看各进程cpu占用率：top
2、查看各线程cpu占用率：top -p 进程ID -H
3、技术线程ID的16进制表示：printf "%x" 线程ID
4、导出线程调用栈：jstack 进程ID > temp.txt # 里面的线程ID是16进制表示
5、在temp.txt中找到嫌疑线程，查看调用栈
死锁（synchronized）分析
1、查看进程ID：jps
2、导出线程分析：jstack 进程ID > temp.txt
3、在temp.txt中找到deadlock、waiting to lock
Java VisualVM
程序：jdk/bin/jvisualvm.exe
官网：https://visualvm.github.io/
功能：Java进程监控工具，可以监控cpu，内存，线程，可以到处内存映像
Java VisualVM 监控远程 JVM（以Tomcat为例）
1、在tomcat/bin/Catalina.sh中添加
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote # 开启远程监控
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 # 远程监控端口
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false
-Djava.rmi.server.hostname=10.200.80.172" # 本机IP
2、Java VisualVM中添加远程监控
GC日志
在tomcat/bin/Catalina.sh中添加
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintGCDateStamps
-Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log" # 日志路径
并行GC日志格式：
2018-12-01T22:12:09.427 +0800: 1.971: [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 31744K->5113K(36864K)] 31744K-> 10233K(121856K), 0.0200997 secs] [Times: user=0.05 sys=0.01, real=0.02 secs]
即：回收发生时间: [GC (原因) [区域: 回收前占用-> 回收后占用(区域总空间)] 回收前堆占用-> 回收后堆占用(堆总空间), 回收耗时]
分析：Young区回收的空间 可能比 堆回收的空间 大，因为有 一部分占用 从 Young区转移到了Old区
GC类型：GC（Young区GC），Full GC（多区GC）
GC原因：Allocation Failure（内存分配失败触发GC）、Metadata GC Threshold（Metaspace不足触发GC）
GC区域：PSYoungGen（Young区），ParOldGen（Old区）
G1 GC日志格式
2018-12-01T22:12:09.427 +0800: 1.971: [GC pause(G1 Evacuation Pause) (young), 0.0200997 secs]
[Eden: 14.0M(14.0M)->0.0B(17.0M)] Survivors: 0.0B-> 2048.0K Heap: 14.0M(124.0M)->3615.0K(124.0M)]
即：回收发生时间: [GC pause(原因) (区域), 回收耗时]
[Eden: Eden区回收情况 Survivors: Survivor区变化情况 Heap: 堆回收情况]
GC区域：young、mixed
GC 日志分析工具
关键性能指标：Throughput（吞吐量），Pause GC Time（GC停顿时间）
吞吐量：应用程序线程用时占程序总用时的比例
1、在线工具 gceasy
上传GC日志文件，得到分析报告（包含优化建议）
关注指标：Throughput、Pause GC Time
2、桌面工具 GCViewr
是一个可执行jar，打开GC日志文件，得到报告
字节码分析
查看字节码：javap -verbose Test.class
Constant pool：常量池
Literal：字面量
字节码解读：
1、for(int i=0;i<10;i++) 与 for(int i=0;i<10;++i) 的字节码是一样的，效率一样
2、字符串拼接效率低的原因：s + "string" 会编译成 new StringBuffer(s).append('string').toString()，每+一次就要构造一个StringBuffer对象
3、try{return i;}finally{i++;}，finally里始终会执行，但是return的是finally前的 i
4、字面量存在常量池中，代码中出现的相同字面量都引用同一个地址
const int b = 10; // b为常量，10为字面量
string str = "hello world!"; // str 为变量，hello world!为字面量
JAVA代码优化
1、尽力重用对象
2、ArrayList 由数组实现，HashMap 有链表数组实现，元素增长到一定程度时，都要进行扩容，有耗时的复制过程。ArrayList 和 HashMap 初始化时要指定何时的长度
3、尽量使用基本类型，而非包装类型
4、尽量减小变量的作用域、锁的粒度
5、尽量使用连接池、线程池、对象池
6、尽量少用正则表达式
线程安全
进程与线程：线程是不拥有资源的，进程是拥有资源的。而线程是由进程创建的，一个进程可以创建多个线程，这些线程共享着进程中的资源
线程不安全：存在多个线程同时修改同一数据的可能，会造成数据的不一致
线程安全：不存在多线程同时修改同一数据的情况
线程安全的实现：1、synchronized；2、线程代码不去修改共享变量
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