27-内存知识
基础概念
内存又叫主存，是CPU与其他设备沟通的桥梁，主要用来临时存放数据，配合CPU工作，协调CPU的处理速度
- 硬盘数据，外设数据，玩了传输数据，要进CPU前，都要先进入内存
- 临时存放，在断电后，内存内容就会丢失
内存的组成：内存地址+存储单元
存储单元-数据结构
堆栈
两种不同的数据结构
堆（heap）
一种经过排序的树型数据结构
存放程序的对象
链表
数组、列表：数据是有顺序的，从左到右，从0开始。如果要在列表中，插入一个数据，那么在插入位置之后的数据，都需要移动，删除列表中间某个数据，在位置之后的数据，也都要移动。
链表也是一种数组，它的每个数据存储的都是数据值+下一个元素的地址。
如果要在链表中，插入一个数据。插入位置「前一个元素」中的「下一个元素的地址」需要指向插入的数据的地址，「待插入的元素」记录「下一个元素的地址」。
查找一个数据时，需要从头开始读取数据，一个一个的比对，直到找到需要的数据才停止。这个过程会有大量的IO，所以读取数据速度并不快。
- 二叉树
建立在链表的基础上的一种数据结构
二叉树左边存储的是小于自身数据，右边是存储大于自身数据
插入数据：因为是链表，插入速度也比较快
读取数据：因为数据已经做了二分，查找链路变短，IO就减少了，读取速度也变快
二叉树的不足：随着存储的数据量增大，二叉树会越来越大，那要查找某个数据的IO次数，也会非常多
- B树「平衡二叉树」
不是一个简单的平衡二叉树，是一个立体的平衡二叉树
B树和平衡二叉树稍有不同的是B树属于多叉树又名平衡多路查找树（查找路径不只两个），数据库索引技术里大量使用者B树和B+树的数据结构
栈
LIFO「Last In First Out」后进先出
- 装入叫压入
- 取出叫弹出
队列
FIFO「First In First Out」先进先出
- 顺序队列
- 循环队列
内存使用
一个程序运行起来，需要分配一块内存空间，无异常时，就在分配的空间中弹性伸缩存储
这个存储空间至少包含一块栈区，一块堆区，还会包括其他
- 栈区：存放程序中的变量
- 堆区：存放程序中的对象
JVM java虚拟机
程序计数器、java虚拟机栈、本地方法栈、方法区、堆内存
- 程序计数器：记录持续执行字节码的行号指示器
- java虚拟机栈：java方法执行时的内存模型
- StackOverflowError：线程请求的栈深度大于虚拟机运行的最大深度
- OutOfMemoryError：栈在动态扩展时，无法申请到足够的内存空间
- 内存泄漏：程序运行时，申请的内存空间使用完了，不及时释放，导致可申请的内存空间越来越少。可以使用的内存空间越来越少。
- 方法区：共享内存区域，存储已被虚拟机加载的数据
- 栈内存：存储局部变量，变量有一定的作用域，离开作用域，空间就会被释放，所以更新速度快，生命周期短
- 堆内存：存储数组和对象，new出来的都存堆里，如果数据消失，实体不会马上释放
OOM会导致整个内存条空间全被使用吗？不会！只会消耗该程序申请的空间，不会消耗内存条全部空间
堆内存
- 新生代=Eden（存放JVM刚分配的对象） + Survivor1 + Survivor2 （两个空间一样大，Eden中未被GC的对象，会在这两个区间来回拷贝，默认拷贝超过15次，就移入年老代）
- Tenured 年老代
- Perm 永久代（元空间）
内存空间的释放
GC资源回收
需要有GC，但是频率要合理，不能过高
怎么判断是可回收
- 是否可达
- 是否存活
判断哪些可被回收
- 不要的、不能被回收：新生代、年老代
- 拷贝算法：把新生代变为年老代
什么时候回收
- 分配的空间不足，才会执行回收
- 定时回收
怎么回收
垃圾回收算法：新生代-复制算法「清理Eden，将存活的复制到Survivor」，年老代-标记整理算法「先标记，再整理」
资源回收
只有在讲「堆」的时候，才会说资源回收。本地方法栈、程序计数器、虚拟机栈这些是不需要进行垃圾回收的
Java的内存回收机制
内存空间中垃圾回收的工作由垃圾回收器「Garbage Collecot，GC」完成。它的核心思想是：对虚拟机可用内存空间，即堆空间中的对象进行识别，如果对象正在被引用，那么称其为存活对象，反之，如果对象不再被引用，则为垃圾对象，可以回收其占据的空间，用于再分配。
参数含义
-Xms:初始堆大小
-Xmx:最大堆空间
-Xmn:设置新生代大小
-XX:SurivivorRatio:新生代eden空间，from空间，to空间的比例关系
-XX:PermSize:方法区初始大小
-XX:MaxPermSize:方法区最大值
-XX:MetaspaceSize:元空间GC阈值
-XX:MaxMetaspaceSize:最大元空间大小
-Xss:栈大小
-XX:MaxDirectMemorySize:直接内存大小，默认为最大堆空间
查看内存
root@zx:~# free -h
total used free shared buff/cache available
Mem: 3.8Gi 414Mi 293Mi 2.0Mi 3.2Gi 3.2Gi
Swap: 0B 0B 0B
Mem:物理内存
- total合计
- used已被用
- free未使用
- shared共享
- buff/cache缓冲区、缓存
- buff：对原始磁盘块（操作系统与磁盘交流的最小单位）的临时存储
- cache：从磁盘读取文件的页缓存
- available新进程可分配=free+可回收的
Swap:交换分区
一种虚拟内存，由磁盘虚拟化而来，存在于内存和磁盘之间，因为磁盘和内存之间速度存在差异
top - 14:51:35 up 169 days, 4:55, 1 user, load average: 0.01, 0.02, 0.00
Tasks: 108 total, 1 running, 107 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 1.2 us, 0.5 sy, 0.0 ni, 98.3 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
MiB Mem : 3936.1 total, 294.0 free, 414.6 used, 3227.6 buff/cache
MiB Swap: 0.0 total, 0.0 free, 0.0 used. 3266.4 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
479183 root 10 -10 128.7m 37.5m 14.5m S 2.3 1.0 487:05.64 AliYunDun
672280 root 20 0 59.3m 53.2m 5.9m S 1.0 1.4 139:43.55 gunicorn
479138 root 10 -10 21.8m 5.7m 4.9m S 0.3 0.1 27:41.60 AliYunDunUpdate
VIRT 虚拟内存使用量 = Swap + RES
RES 物理内存使用量+未换出的虚拟内存大小 = CODE + DATA
SHR 共享内存使用量
Swap 虚拟内存中被换出的大小
CODE 代码占用的物理内存大小
DATA 代码之外的部分占用的物理内存大小
%MEM 使用的物理内存占总内存的比率
内存分析
jmap
命令：jmap [options] pid
-dump:生成java堆栈的快照信息
-heap:显示java堆详细信息，使用那种回收机制，参数配置，分代情况
-histo:显示堆中对象统计信息，包括类，实例数量
jmap -F -dump:format=b,file=jvmpertest110901.bin 3636
format=b 格式为二进制
file 输出到什么文件，文件格式.bin
3636 进程pid
这个命令，执行时间很长，生成的文件也很大
arthas
阿里巴巴开源的java诊断工具，实现了jvm自带的几乎所有诊断功能
安装
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
工具上手
java -jar arthas-boot.jar
内存泄漏抓包
- dashboard
- heapdump
jvm分析
输出gc日志
jvm的启动参数中加入
-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimestamps -XX:+PrintGCApplicationsStopedTime
启动后输出：GC概要信息，详细信息，gc时间，gc造成的应用暂停时间
jcosole
jdk自带的内存分析工具，有图形界面，可以查看jvm内存信息，线程信息，类加载信息，MBean信息
jconsole.sh pid
jstat
jdk自带的分析gc工具，参数很多
jstat -gcutil pid 10000 间隔10000毫秒显示一次gc信息