柚子快報(bào)邀請(qǐng)碼778899分享：java JVM的深入理解

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1、JVM（Java虛擬機(jī)）：我們java編譯時(shí)候，下通過把a(bǔ)vac把.java文件轉(zhuǎn)換成.class文件（字節(jié)碼文件），之后我們通過jvm把字節(jié)碼文件轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的cpu能識(shí)別的機(jī)器指令（翻譯官角色），我們發(fā)布一個(gè)Java程序，我們只需要發(fā)布.class文件即可，不同平臺(tái)上的jvm是有差異的，對(duì)java提供的內(nèi)容是一致的，但是對(duì)不同的操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是可能不一致的

一、JVM中的內(nèi)存區(qū)域劃分

1、jvm其實(shí)也是一個(gè)進(jìn)程（任務(wù)管理器中看到的java進(jìn)程），進(jìn)程運(yùn)行過程中要從操作系統(tǒng)這里申請(qǐng)一些資源（內(nèi)存就是其中典型的資源），JVM從系統(tǒng)中申請(qǐng)了一大塊內(nèi)存，這一大塊內(nèi)存給Java程序使用的時(shí)候，又根據(jù)實(shí)際的使用用途劃分出不同的空間

（1）堆：代碼中new出來(lái)的對(duì)象，都是在堆里，對(duì)象中持有的非靜態(tài)成員變量，也就是在堆里

（2）棧：本地方法棧（jvm內(nèi)部的調(diào)用關(guān)系和局部變量）/虛擬機(jī)棧（java代碼的調(diào)用關(guān)系和局部變量）包含了方法的調(diào)用關(guān)系和局部變量（一般不會(huì)關(guān)注本地方法棧，默認(rèn)只得是虛擬機(jī)棧）此處中的堆和棧和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆和棧是不一樣的

（3）程序計(jì)數(shù)器：這個(gè)區(qū)域比較小的空間，專門用來(lái)存儲(chǔ)下一條要執(zhí)行的java指令地址

（4）元數(shù)據(jù)區(qū)（以前叫方法區(qū)）：往往只的是一些輔助性質(zhì)的，描述性質(zhì)的屬性（例如：文件大小，文件的位置等，這些信息成為元數(shù)據(jù)）最主要的是保存類的信息，方法的信息，一個(gè)程序有哪些類，每個(gè)類里有哪些方法，每個(gè)方法里面要包含哪些指令，我們寫的Java代碼if，while，for各種邏輯運(yùn)算都會(huì)被轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼，最后將這些字節(jié)碼存儲(chǔ)到元數(shù)據(jù)區(qū)中，接下來(lái)就會(huì)按照上述元數(shù)據(jù)區(qū)里記錄的字節(jié)碼依次執(zhí)行了，帶有static變量的就是在類對(duì)象中，就存儲(chǔ)在元數(shù)據(jù)區(qū)中

（5）堆只有一份，元數(shù)據(jù)區(qū)只有一份，棧和程序計(jì)數(shù)器可能由N份（每個(gè)線程都有自己的棧和程序計(jì)數(shù)器）

2、JVM的類加載機(jī)制

1、類加載指的是Java進(jìn)程運(yùn)行的時(shí)候，需要把.class文件從硬盤讀到內(nèi)存，并進(jìn)行一系列的校驗(yàn)和解析的過程（從.class文件到類對(duì)象，從硬盤到內(nèi)存）類加載分5步

（1）加載：把硬盤上的.class文件找到打開文件，讀取到文件內(nèi)容（認(rèn)為讀到的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)）

（2）驗(yàn)證：確保讀到的文件內(nèi)容是合法的.class文件（字節(jié)碼文件）格式

（3）準(zhǔn)備：給類對(duì)象申請(qǐng)內(nèi)存空間（空間內(nèi)什么都沒有，是默認(rèn)值全是零）

（4）解析：主要是針對(duì)類中的字符串常量進(jìn)行處理，字符引用轉(zhuǎn)換成直接引用：比如要存儲(chǔ)字符串s=“hello”

因?yàn)槲募胁淮嬖诘刂愤@樣的概念，地址是內(nèi)存的地址但是我們這里是硬盤，所以我們需要用偏移量（這就叫符號(hào)引用）來(lái)找到文件中的hello，之后我們轉(zhuǎn)換到內(nèi)存上是此時(shí)就有地址（直接引用）了就不需要再用偏移量了

（5）初始化：針對(duì)類對(duì)象完成后續(xù)的初始化（還需要執(zhí)行講臺(tái)代碼的邏輯，還可能出發(fā)父類的加載）

3、雙親委派模型（描述了如何查找.class文件的策略）

1、JVM中進(jìn)行類加載操作，是有一個(gè)專門的模塊，稱為“類加載器”，類加載器的作用，給他一個(gè)全限定類名，java.lang.String給定全限定類名之后找到對(duì)應(yīng)的.class文件，下面是三類加載器，實(shí)際上類加載器只是一個(gè)父親，也可以叫單親

如果最后ApplicationClassLoader沒有找到，因?yàn)锳pplicationClassLoader沒有孩子最后就會(huì)拋出ClassNotFoundException異常

（1）這樣的操作也避免了我們自己寫了類與標(biāo)準(zhǔn)類名重復(fù)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)類的功能失效

（2）我們也可以自己寫類加載器，此時(shí)就不會(huì)涉及到雙親委派了

4、垃圾回收機(jī)制（GC）（避免內(nèi)存泄漏問題）

（1）垃圾回收中有一個(gè)很重要的問題：STW問題，出發(fā)垃圾回收的時(shí)候，很可能會(huì)是當(dāng)前程序和其他業(yè)務(wù)暫停，JAVA現(xiàn)在已經(jīng)可以把STW的時(shí)間控制在1ms之內(nèi)，影響就很小了

（2）垃圾回收是回收內(nèi)存，程序計(jì)數(shù)器和棧不需要GC他們可以自行釋放內(nèi)存，元數(shù)據(jù)區(qū)一般不需要GC一般涉及到類加載，很少涉及到類卸載，堆是主要的GC區(qū)域（主要的就是回收對(duì)象）

4.1、垃圾回收我們要分兩部展開：

（1）識(shí)別出垃圾（1.1-1.4）

（2）把標(biāo)記為垃圾的對(duì)象的內(nèi)存空間進(jìn)行釋放（2.1-）

識(shí)別出垃圾：

（1.1）在Java中，適用對(duì)象都需要通過引用的方式來(lái)使用（匿名對(duì)象是例外）

如果一個(gè)對(duì)象沒有任何引用指向他，就是為無(wú)法被代碼使用，就可以作為垃圾了

簡(jiǎn)單情況：

（1.2）

當(dāng)我們局部變量t執(zhí)行完，也就沒有引用指向new Test（）了此時(shí)new Test（）就被認(rèn)定成垃圾了

較復(fù)雜的情況（1.3）（1.4）：

（1.3）引用計(jì)數(shù)：這種思想方法，并沒有在JVM中使用，但是他的思想我們需要了解（給對(duì)象安排一個(gè)額外的空間，空間里要保存當(dāng)前這個(gè)對(duì)象有多少個(gè)引用）

垃圾回收的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)他的引用計(jì)數(shù)器為0了就定義為垃圾

引用計(jì)數(shù)器存在兩個(gè)關(guān)鍵問題：

1）消耗額外的內(nèi)存空間

2）引用計(jì)數(shù)可能產(chǎn)生循環(huán)引用問題，此時(shí)引用計(jì)數(shù)就無(wú)法工作了，這個(gè)問題就是可能會(huì)兩個(gè)對(duì)象在內(nèi)部分別對(duì)對(duì)方進(jìn)行引用，導(dǎo)致計(jì)數(shù)器一直不為零

（1.4）可達(dá)性分析：本質(zhì)上使用時(shí)間換空間，相比于引用計(jì)數(shù)，需要消耗額外的時(shí)間，是可控的，不會(huì)長(zhǎng)生循環(huán)引用的問題，例如二叉樹那樣遍歷訪問，訪問不到的就是垃圾

（2.1）把標(biāo)記為垃圾的對(duì)象進(jìn)行內(nèi)存空間的釋放

（2.2）標(biāo)記-清除

（2.3）復(fù)制算法

將左邊不是垃圾的對(duì)象復(fù)制到內(nèi)存的另一邊（內(nèi)存碎片問題沒了，但是使用的空間小了，而且如果數(shù)據(jù)很多復(fù)制兩會(huì)很大，會(huì)增加很多開銷）

（2.4）標(biāo)記-整理，也能解決內(nèi)存碎片問題

將后面的元素往前移將釋放的垃圾覆蓋掉，能解決內(nèi)存碎片問題，但是移動(dòng)復(fù)制成本依然很大

（2.5）分代回收（取長(zhǎng)補(bǔ)短，非常好的回收方式，現(xiàn)在應(yīng)用的 ）

引入對(duì)象的年齡，JVM中有專門負(fù)責(zé)周期想掃面的線程，一個(gè)對(duì)象掃描一次，能掃描到就不是垃圾，年齡加1，不能掃描到就直接釋放掉

第一輪掃描在伊甸區(qū)會(huì)有很多對(duì)象被消滅掉，剩下的線程年齡加1，轉(zhuǎn)移到生存區(qū)，第二輪掃描伊甸區(qū)和上一輪一樣，生存區(qū)左邊掃描去掉大部分剩下的年齡加1轉(zhuǎn)移到生存區(qū)的右邊，如果經(jīng)過若干輪的對(duì)象仍然健在，之后我們就轉(zhuǎn)移到老年區(qū)，老年區(qū)不是不掃描，老年區(qū)的掃描頻率會(huì)降低很多，如果掃描到為引用的對(duì)象直接也消滅掉掉

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