P2 · JVM 深入（W7-10）

目标：能定位 OOM、能做基本 JVM 调优、能讲清楚 GC 算法与收集器 验收：能独立完成一次线上 OOM 排查与 GC 调优报告

一、本阶段核心知识点

1. JVM 内存结构（必背）

• 程序计数器（PC）
• 虚拟机栈（栈帧：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址）
• 本地方法栈
• 堆：新生代（Eden + 2×Survivor） / 老年代 / 元空间（1.8 后取代永久代）
• 方法区 / 元空间：类信息、常量池、静态变量、JIT 编译产物
• 直接内存（Unsafe / Netty 零拷贝）

2. 对象生命周期

• 对象创建流程（类加载 → 分配内存 → 初始化 → 引用入栈）
• 对象内存布局：对象头（Mark Word + Klass Pointer） + 实例数据 + 对齐填充
• 对象访问定位：句柄 vs 直接指针（HotSpot 用直接指针）
• 4 种引用：Strong / Soft / Weak / Phantom

3. GC 算法

• 标记-清除（碎片问题）
• 标记-整理（无碎片但停顿长）
• 复制算法（新生代用，效率高）
• 分代收集理论（弱分代假说、强分代假说、跨代引用假说）

4. GC 收集器（重点）

• Serial / Serial Old
• ParNew / CMS
• Parallel Scavenge / Parallel Old（吞吐优先）
• G1（重点：Region 模型、Remembered Set、停顿预测模型）
• ZGC（≤1ms 停顿，Region+染色指针+读屏障）
• Shenandoah
• 选型建议：JDK 8 默认 Parallel；JDK 11+ 默认 G1；JDK 17+ 可用 ZGC

5. 类加载机制

• 7 个阶段：加载 → 验证 → 准备 → 解析 → 初始化 → 使用 → 卸载
• 双亲委派模型（Bootstrap → ExtClassLoader → AppClassLoader → 自定义）
• 打破双亲委派的场景：Tomcat WebAppClassLoader、JDBC SPI、OSGi
• 类初始化的 5 种触发场景

6. 字节码与 JIT

• class 文件结构（魔数、常量池、字段表、方法表、属性表）
• 字节码指令（aload、invokevirtual、iinc 等）
• JIT：C1 / C2 编译器、热点探测、分层编译
• 方法内联、逃逸分析、栈上分配、锁消除

7. 调优工具

• 命令行：jps / jstat / jinfo / jmap / jstack / jhat / jcmd
• 可视化：JConsole / VisualVM / JMC
• 阿里 arthas：dashboard / thread / trace / watch / jad / ognl
• 调优实战：堆内存设置 / GC 日志解读 / 线程 dump 分析

二、任务清单（可勾选打卡）

Week 7 · 内存模型与对象

• 手画 JVM 内存结构图（含 PC/栈/堆/方法区/直接内存）
• 演示 4 种引用类型（强软弱虚）的 GC 回收时机
• 用 JOL 打印对象头 Mark Word，分析锁状态
• 写 demo：模拟 StackOverflowError 与 OOMError 各一次

Week 8 · GC 算法与收集器

• 列出所有 GC 收集器与适用场景对比表
• 精读 G1 源码（一周）：Region 模型 + Remembered Set
• 用 -Xlog:gc* 跑 8 种收集器日志，读懂 GC 日志
• 跑 ZGC demo，对比 G1 的停顿时间（用 jfr）

Week 9 · 类加载与字节码

• 写 demo：自定义 ClassLoader 加载加密 class 文件
• 模拟 Tomcat WebAppClassLoader 打破双亲委派
• 用 javap -c 反编译一段代码，读懂字节码指令
• 演示 5 种类初始化的触发场景

Week 10 · 调优与排障实战

• 写 demo：制造内存泄漏（线程池未关闭 / ThreadLocal 不 remove）
• 用 arthas 的 dashboard / thread 排查上面的内存泄漏
• 用 MAT 分析 heap dump，找到泄漏对象 GC Root
• 用 AsyncProfiler 打 CPU 火焰图，找到热点方法
• 写一份完整的「OOM 排查复盘报告」（截图 + 命令 + 结论）

三、阶段验收标准

✅ 能独立完成： - 现场画 JVM 内存图，说明对象创建到回收的完整路径 - 给出 5 种收集器的适用场景与停顿特点 - 解释双亲委派模型 + 至少 2 个打破的场景 - 用 arthas 演示定位一个线程阻塞 / CPU 飙升问题 - 输出 1 份"线上 OOM 排查复盘"作为面试素材

四、产出物

• notes/P2-week7-内存模型.md
• notes/P2-week8-GC收集器.md
• notes/P2-week9-类加载与字节码.md
• notes/P2-week10-调优与排障.md
• demo/oom-leak/ 内存泄漏复现 + 排查脚本
• report/OOM排查复盘报告.md

五、面试高频问题预告

1. Java 内存模型（JMM） vs JVM 内存结构（运行时数据区） 区别？
2. 为什么用元空间代替永久代？
3. G1 怎么做到可预测停顿？
4. 什么是三色标记？CMS 的 remark 阶段为什么必需？
5. 怎么查看线程死锁？线上 CPU 100% 怎么排查？