1、JDK回顾

JDK包含Java程序语言、（java、javac、javadoc、jar、javap等）工具程序与JRE，我们今天讲解的主角：JVM，属于JRE部分。详见下图：
二、JVM内存模型 - 图1

2、JVM整体结构

二、JVM内存模型 - 图2
JVM结构整体分为三大部分：
1、类加载系统
用于加载类。
2、运行时数据区
运行时数据区又可以分为以下板块：
堆：我们新建的类对象都放在这个区域
栈：说白了，每开启一个方法（线程）都会开启一个栈内存，栈内存里面存放一个个栈帧，栈帧存放局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口。
本地方法区：存放C、C++语言编写的本地方法
程序计数器：存放每个方法执行的位置
方法区（元空间）：存放常量、静态变量、类信息等。
3、字节码执行引擎
它可以用来执行GC。

3、垃圾回收机制初步讲解

在这里我们只介绍一下大体步骤，至于里面的细节，我们在后面的章节再讲。

  • 堆分为年轻代和老年代，默认内存比例1:2。年轻代又有伊甸园区、s0幸存者区、s1幸存者区，默认内存比例为8：1：1；
  • 当伊甸园区内存满了，就会发生minor gc，将可以回收的垃圾对象清理，没有被回收的，先放到s0幸存者区。当发生下一次minor gc时，会把仍然没有被清理的对象放入s1幸存者区，如此往复；
  • 当发生15次minor gc时，会发生一次full gc，将依然存活的对象放入老年代，比如spring bean。当老年区也满了时，就会报内存溢出；
  • 注意，当发生gc时，会触发STW(stop the world)机制，停止用户新的请求，minor gc 时，STW时间很短，可忽略不计，但是full gc 时，STW时间较长，所以我们优化的一个重要方向就是，尽量避免full gc。

文字太枯燥，有没有实时查看垃圾回收过程的工具？
这里介绍一个JDK自带工具：jvisualvm。
先写一段死循环代码：

  1. package com.example.jvmstudy.class2;
  3. import java.util.ArrayList;
  4. import java.util.List;
  6. /**
  7.  * @author liwq
  8.  * @description
  9.  * @date 2022-01-19 17:39
  10.  */
  11. public class TestGC {
  12.     public static void main(String[] args) {
  13.         List<TestGC> list = new ArrayList<>();
  14.         while (true) {
  15.             TestGC testGC = new TestGC();
  16.             list.add(testGC);
  17.         }
  18.     }
  19. }

运行程序后，打开cmd窗口，运行：jvisualvm，会打开这个工具，我们就可以动态查看GC过程了：
image.png

4、JVM内存参数设置

我们先看一个参数设置例子，spring boot项目一般这么设置：

  1. java -Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -Xss512K -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -jar microservice-eureka-server.jar

二、JVM内存模型 - 图4
这些参数都是啥意思?
-Xss：每个线程的栈大小
-Xms：设置堆的初始可用大小，默认物理内存的1/64
-Xmx：设置堆的最大可用大小，默认物理内存的1/4
-Xmn：新生代大小
-XX:NewRatio：默认2表示新生代占年老代的1/2，占整个堆内存的1/3。
-XX:SurvivorRatio：默认8表示一个survivor区占用1/8的Eden内存，即1/10的新生代内存。
关于元空间的JVM参数有两个：-XX:MetaspaceSize=N和 -XX:MaxMetaspaceSize=N
-XX：MaxMetaspaceSize： 设置元空间最大值， 默认是-1， 即不限制， 或者说只受限于本地内存大小。
-XX：MetaspaceSize： 指定元空间触发Fullgc的初始阈值(元空间无固定初始大小)， 以字节为单位，默认是21M左右，达到该值就会触发full gc进行类型卸载， 同时收集器会对该值进行调整： 如果释放了大量的空间， 就适当降低该值； 如果释放了很少的空间， 那么在不超过-XX：MaxMetaspaceSize（如果设置了的话） 的情况下， 适当提高该值。这个跟早期jdk版本的-XX:PermSize参数意思不一样，-XX:PermSize代表永久代的初始容量。
注意：由于调整元空间的大小需要Full GC，这是非常昂贵的操作，如果应用在启动的时候发生大量Full GC（具体表现为启动项目巨慢！这是我们经常遇到的），通常都是由于永久代或元空间发生了大小调整，基于这种情况，一般建议在JVM参数中将MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize设置成一样的值，并设置得比初始值要大，对于8G物理内存的机器来说，一般我会将这两个值都设置为256M。

5、栈溢出的原因

我们都知道，当full gc 都回收不了对象时，会发生内存溢出。但是栈溢出是怎么导致的？
前面我们讲了，JVM每执行一个方法（线程），都会开辟一块栈内存，如果有子方法，会在这块栈内存分配栈帧，注意这个栈内存是有大小限制的（默认1M），如果里面有循环调用的话，不断开辟栈帧，当循环次数太大，栈内存不够，就会发生栈溢出。
我们拿下面的例子来讲解，本案例，有一个main方法，执行到这里时会开辟栈内存，main方法调用redo子方法，在这里会发生循环调用，最终栈内存不够，报错。来看代码：

  1. package com.example.jvmstudy.class2;
  3. /**
  4.  * @author liwq
  5.  * @description
  6.  * @date 2022-01-19 17:26
  7.  */
  8. public class StackOverflowTest {
  9.     static int count = 0;
  11.     static void redo() {
  12.         count++;
  13.         redo();
  14.     }
  16.     public static void main(String[] args) {
  17.         try {
  18.             redo();
  19.         } catch (Throwable t) {
  20.             t.printStackTrace();
  21.             System.out.println(count);
  22.         }
  23.     }
  24. }

运行结果：

  1. java.lang.StackOverflowError
  2.     at com.example.jvmstudy.class2.StackOverflowTest.redo(StackOverflowTest.java:13)

如何避免？
很简单，将-Xss参数调大，注意，我们工作时，一般不会调这个参数，为什么？因为默认的1M足够用了，当我们在项目中发生栈溢出时候，很可能我们某个方法递归调用次数太多，我们再来调整这个参数即可。