JVM基础与调优详解：从结构到垃圾回收

"JVM基础知识及性能调优.pdf" 本文档深入探讨了Java虚拟机（JVM）的基础知识和性能优化技巧，由经验丰富的京东架构师黄老邪编写。黄老邪具有近20年的行业经验，专长于大型互联网平台架构设计与优化。文档覆盖了JVM的基本结构、关键概念、参数、相关工具、垃圾回收机制以及常见的错误和调优案例。 JVM的基本结构包括以下几个核心组件： 1. 堆空间：存储所有Java对象实例，分为年轻代和老年代，进一步细分为Eden区、Survivor区（通常两个，如S0和S1）和Tenured区（或称老年代）。 2. 直接内存：非JVM堆内存，但可以被Java程序访问，提高了数据访问速度。 3. 垃圾回收系统：负责自动清理不再使用的对象，以释放内存。 4. 执行引擎：负责解释和执行字节码。 5. Java栈：每个线程都有一个独立的Java栈，用于存储方法调用的状态。 6. 本地方法栈：支持本地（非Java）方法的调用。 7. PC寄存器：记录当前线程正在执行的指令地址。 8. 方法区：存储类和接口的信息，如常量池、字段和方法数据等。 9. 类加载子系统：负责加载类文件到JVM。 JVM采用分代内存管理策略，主要基于对象生命周期的差异。年轻代用于存放新创建的对象，通常分为Eden和两个Survivor区。大部分对象在Eden区创建，经历一次或多次Minor GC后，存活的对象会转移到Survivor区，最后符合条件的晋升到老年代。分代的主要目的是提高垃圾回收的效率，避免全堆扫描。 年轻代内存设置涉及两个重要参数： - SurvivorRatio：定义了Eden区与Survivor区的比例，例如，如果SurvivorRatio=3，则意味着Eden区与一个Survivor区的大小比例为3:1。 - NewRatio：定义了老年代与年轻代的内存比例，有助于控制对象晋升到老年代的时间。 通过调整这些参数，可以优化内存分配策略，减少垃圾收集对应用性能的影响。例如，增大年轻代空间可以减少对象晋升至老年代的频率，降低Full GC的发生。 此外，文档还涵盖了各种垃圾回收算法（如复制、标记-清除、标记-整理、分代收集等）和垃圾收集器（如Serial、Parallel、Parallel Old、CMS、G1等），以及如何根据应用特性选择合适的组合，以实现最佳的性能和响应时间。 JVM性能调优还包括监控和分析工具的使用，如JVisualVM、JConsole、JMX、JFR（Java Flight Recorder）和JMC（Java Mission Control）等，它们可以帮助开发者诊断内存泄漏、CPU过度使用、线程阻塞等问题，并提供相应的解决方案。 这份文档是Java开发者和架构师深入理解JVM工作原理、提升系统性能的重要参考资料，包含了丰富的实践经验和调优技巧。