深入理解JVM:内存区域与性能优化
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"该文档是关于JVM与性能优化的知识点整理,涵盖了JVM内存区域划分、执行子系统、垃圾回收器和内存分配策略以及编写高效优雅Java程序的要点,并探讨了性能优化的方法和指标。" 一、JVM内存区域划分 JVM内存主要分为以下几个部分: 1. 程序计数器:每个线程都有自己的程序计数器,记录当前线程所执行的字节码的下一条指令地址。 2. Java栈:线程私有,用于存储方法调用时的局部变量表、操作数栈、动态链接及方法出口等信息。 3. 本地方法栈:与Java栈类似,但服务于Java的native方法。 4. 堆:线程共享,用于存储对象实例,是垃圾收集的主要区域。 5. 方法区:存储已加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据,JDK 8后被元空间(Metaspace)替代。 6. 直接内存:非JVM管理的内存,通过NIO直接操作物理内存,提高性能。 二、JVM执行子系统 1. Class类文件结构:包括魔数、版本号、常量池、字段表、方法表、属性表等,是Java跨平台的基础。 2. 字节码指令:包括加载、存储、运算、类型转换、创建对象、创建数组、访问字段、数组存取、类型检查、操作数栈管理和控制转移等指令,构成Java虚拟机的指令集。 3. 类加载机制:类加载的过程包括加载、验证、准备、解析和初始化。 4. 类加载器:包括引导类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器和自定义类加载器,遵循双亲委派模型进行加载。 5. Tomcat类加载机制:Tomcat有自己的类加载机制,用于隔离Web应用的类加载。 6. 方法调用:包括解析、静态分派、动态分派、基于栈的字节码解释执行引擎等过程。 三、垃圾回收器和内存分配策略 1. 值传递与引用传递:Java中的参数传递默认是按值传递,但对象引用是按引用传递。 2. 引用类型:强引用、软引用、弱引用和虚引用,不同类型的引用对垃圾回收有不同的影响。 3. 基本垃圾回收算法:包括标记-清除、复制、标记-整理、分代收集等。 4. 分区处理垃圾:根据内存区域的不同特点,采取不同的垃圾回收策略。 5. GC类型:如Serial、Parallel、Parallel Old、CMS、G1等。 四、编写高效优雅Java程序 1. 面向对象设计:包括构造器参数优化、私有构造器、避免不必要的对象创建、慎用终结方法、最小化访问性、最小化可变性、复合优于继承、接口优于抽象类等原则。 2. 方法设计:谨慎使用可变参数、返回非空数组或集合、优先使用标准异常等。 3. 通用程序设计:遵循良好的编程实践,提升代码质量。 五、性能优化 1. 性能评价指标:响应时间、并发数、吞吐量等,这些指标之间存在关联。 2. 常用优化手段:避免过早优化,合理调整JVM参数,减少垃圾生成,选择合适的垃圾回收器,优化算法和数据结构,以及进行代码审查等。 这个文档深入讲解了JVM的内部运作和性能优化的关键点,对于理解和提升Java应用程序的性能具有很高的参考价值。
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