一、JVM基础概念

一、JVM的设计目标

• 一次编译，到处运行(跨平台)
  ➔ Java编译成字节码，由JVM在不同平台解释/编译执行，实现跨平台。

• 内存管理与垃圾回收
  ➔ JVM统一负责内存分配和回收，降低内存泄漏的风险。

• 性能优化
  ➔ JIT（即时编译器）、逃逸分析、栈上分配、方法内联等，动态提高程序运行速度。

• 安全性和隔离性
  ➔ 类加载机制、沙箱安全模型，限制程序访问非法资源。

• 多语言支持(了解)
  ➔ 除了Java，还能运行Kotlin、Scala、Groovy等基于JVM的语言。

二、JVM主要学习哪些东西

1. JVM整体架构

• 类加载子系统（Class Loader） ☆☆☆☆☆
• 运行时数据区（堆、栈、方法区、PC寄存器、本地方法栈） ☆☆☆☆☆
• 执行引擎（解释器 + JIT编译器）
• 本地接口（JNI）

2. 类加载机制

• 双亲委派模型 ☆☆☆☆☆
• 类的生命周期（加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载） ☆☆☆☆☆

3. 内存模型与GC

• Java内存模型（JMM） ☆☆☆☆☆
• 堆、非堆、直接内存
• 垃圾回收器分类（Serial、Parallel、CMS、G1、ZGC、Shenandoah） ☆☆☆☆☆
• GC日志分析 ☆☆☆☆☆
• 新生代、老年代、永久代/元空间（PermGen/MetaSpace）

4. 字节码执行原理 了解

• JVM指令集
• 栈帧结构
• 本地方法接口调用（JNI）

5. 性能优化

• JIT编译优化（热点探测、方法内联）
• 逃逸分析、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁 ☆☆☆☆☆
• 内存调优参数 ☆☆☆☆☆
• GC调优策略 ☆☆☆☆☆

6. 常见工具

• jps、jstack、jmap、jhat、jconsole、visualvm、arthas ☆☆☆☆☆

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三、JVM调优最佳实践 ☆☆☆☆☆

基本上遵循下面的步骤

1. 确定目标

• 响应时间优先？吞吐量优先？内存占用优先？
  ➔ 目标不同，调优策略不同。

2. 合理设置堆内存

• -Xms（初始堆大小） = -Xmx（最大堆大小），避免堆自动扩容
• 年轻代（新生代）和老年代比例合理配置（-XX:NewRatio）

3. 选择合适的GC算法

• 小应用、低延迟 ➔ G1 GC、ZGC
• 批处理、大吞吐量 ➔ Parallel GC
• 对响应敏感 ➔ CMS GC（慎用，已被G1替代）

4. 监控和分析

• 监控指标： GC次数、GC时间、FullGC频率、堆使用率、线程数量、响应延迟
• 工具使用： Arthas、VisualVM、jstat、jstack、jmap
• GC日志启用：

  -Xlog:gc*:file=gc.log:time,uptime,level,tags

5. 避免常见问题

避免不合理的对象创建，减少短命对象

大对象直接进入老年代，合理设置 PretenureSizeThreshold

及时关闭连接、释放资源，防止内存泄漏

线程池合理使用，避免频繁创建销毁线程

6. 代码层面优化

尽量使用局部变量，减少对象逃逸到堆

初始化集合时设定合理容量，避免频繁扩容

对大对象缓存可使用软引用（SoftReference）、弱引用（WeakReference）

7. 启动参数推荐模板 (下面只是顺便写个例子 后续博客会详细说明)

-server
-Xms4g
-Xmx4g
-Xmn1g
-XX:+UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions
-XX:+UseStringDeduplication
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/path/to/dump