JVM

JVM组成架构

Java是一种跨平台的语言,JVM屏蔽了底层系统的不同,为Java字节码文件构造了个统一的运行环境。





字节码

Java所有的指令有200个左右,一个字节(8位)可以存储256种不同的指令信息, 个这样的字节称为字节码( Bytecode)。在代码的执行过程中,JM将字节码解释执行屏蔽对底层操作系统的依赖,JVM也可以将字节码编译执行,如果是热点代码,会通过JIT动态地编译为机器码,提高执行效率。

执行流程



编译流程





类加载器的双亲委托模型

低层次的当前类加载器,不能覆盖更高层次类加载器已经加载的类。如果低层次的类加载器想加载个未知类,需要上级类加载器确认,只有当上级类加载器没有加载过这个类,也允许加载的时候, 才让当前类加载器加载这个未知类





堆 栈

堆:每个JVM实例唯一对应一个堆。应用程序在运行中所创建的所有类实例或数组都放在这个堆中,并由应用所有的线程共享

堆栈:JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈。也就是说,对于一个Java程序来说它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。

Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的,但是这个对象的引用却是在堆栈中分配, 也就是说在建立一个对象时从两个地方都分配内存,在堆中分配的内存实际建立这个对象,而在堆栈中分配的内存只是一个指向这个堆对象的引用而已。

方法区 程序计数器

方法区主要存放从磁盘加载进来的类字节码,而在程序运行过程中创建的类实例则存放在堆里。程序运行的时候,实际上是以线程为单位运行的,当JVM进入启动类的main 方法的时候,就会为应用程序创建一个主线程,main方法里的代码就会被这个主线程执每个线程有自己的Java栈,栈里存放着方法运行期的局部变量。而当前线程执到哪一行字节码指令,这个信息则被存放在程序计数寄存器。





Java（线程）栈

所有在方法内定义的基本类型変量,都会被每个运行这个方法的线程放入自己的機中线程的栈彼此隔离,所以这些变量一定是线程安全的。

线程工作内存 & volatile

Java内存模型规定在多线程情况下,线程操作主内存変量,需要通过线程独有的工作内存拷贝主内存变量副本来进行。

被volatile修饰的共享变量：

• 保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的。

• 禁止进行指令重排序。

JVM垃圾回收

把堆中的已经不再被使用的对象清理掉。

通过一种可达性分析算法进行垃圾对象的识别,具体过程是:从线程栈帧中的局部量,或者是方法区的静态变量出发,将这些变量引用的对象进行标记,然后看这些被标记的对象是否引用了其他对象,继续进行标记,所有被标记过的对象都是被使用的对象,而那些没有被标记的对象就是可回收的垃圾对象了。

回收方法

• 清理：将这些垃圾对象占用的内存空间标记为空闲记录在一个空闲列表里,当应用程序需要创建新对象的时候,就从空闲列表中找一段空闲内存分配给这个新对象

• 压缩：从堆空间的头部开始,将存活的对象拷贝放在一段连续的内存空间中,那么其余的空间就是连续的空闲空间

• 复制：将空间分成两部分,只在其中一部分创建对象,当这个部分空间用完的时候,将标记过的可用对象复制到另一个空间中

分代垃圾回收





垃圾回收器算法





G1垃圾回收





Java启动参数

标准参数

所有JVM都必须实现的参数

• 运行模式 -server -client

• 类加载路径 -cp -classpath

• 运行调试 -verbose

• 系统变量 -D

非标准参数

默认jvm实现这些参数，但不保证所有jvm都实现

• -Xms 初始堆大小

• -Xmx 最大堆大小

• -Xmn 新生代大小

• -Xss 线程堆栈大小

非Stable参数

各jvm实现会有不同

-XX:-UseConcMarkSweepGC 启用CMS垃圾回收

JVM性能诊断工具

• jps：查看所有java进程

• jstat：对应用程序的资源和性能进行实时的命令行的监控

• jmap：输出内存中的所有对象

• jstat：查看堆栈信息

• jconsole：可视化工具

Java代码优化

合理谨慎使用多线程

启动线程数= (任务执行时间/(任务执行时间-IO等待时间))*CPU核心数

竞态条件与临界区

Java线程安全

允许被多个线程安全执行的代码称作线程安全的代码

局部变量局部变量存储在线程自己的栈中。也就是说,局部变量永远也不会被多个线程共享。所以, 基础类型的局部变量是线程安全的。局部的对象引用如果在某个方法中创建的对象不会逃逸出该方法,那么它就是线程安全的。对象成员变量对象成员存储在堆上。如果两个线程同时更新同一个对象的同一个成员,那这个代码就不是线程安全的。

秒杀

秒杀的挑战

1.高并发：宽带耗尽、服务器load高，响应缓慢、数据库瘫痪

2.秒杀器：直接下单

应对

1. 服务器准备、宽带准备

新系统；

图片出口带宽估算；CDN准备

1. 架构目标

图片网络带宽；网站并发

1. 系统组成

秒杀列表、详情、下单页面

1. 设计原则

静态化

并发控制、防秒杀器

简化流程

前端优化

1. 秒杀系统

静态化：定时器将动态页面生成静态页面，推送到静态文件系统

秒杀开始判断：js获取秒杀ID、下单URL

浏览控制器：计数器

1. 秒杀器预防

秒杀URL随机生成；计数器限制访问人数

1. 性能优化

中间件（apache，jboss）调优；页面优化；

1. 应急预案

域名分离；保护核心功能；出错页面

1. 持续优化

采用更轻量/快速的服务器；反向代理；数据分片

宅米性能优化

1. 性能测试

性能评估(推算峰值流量)；找出调用高的接口；压测接口 （找到要压测的接口；压测接口；优化到可以承受峰值流量）

1. 性能分析

慢SQL、服务器指标、JVM等资源参数

1. 架构优化

订单冷热分离；性能监控（业务监控）；