JVM（java虚拟机）详细介绍

Posted 2023-02-20 一位懒得写博客的小学生

JVM

一、堆
new Object 所有对象都是存在此区域，此区域也是JVM中最大的一块区域。
Java垃圾回收器就是针对比区域。

二、 JVM 栈（JAVA 虚拟机栈）

• 局部变量
• 8大基础类型，对象的引用
• 操作栈：每个方法都会对应一个操作栈
• 动态链接：执行常量池的方法引用
• 方法返回地址：PC 寄存器的地址

三、 本地方法栈

和虚拟机栈类似，只不过 Java 虚拟机栈是给 JVM 使⽤的，⽽本地⽅法栈是给本地⽅法使⽤的

四、 程序计数器
用来记录线程执行的行号

五、元空间（JDK 1.8）

• JDK 1.7 方法区（永久代）
• 运行时常量池、字符串常量池，类的元信息 JDK 1.7 的时候的方法区
• JDK1.8 元空间：本地内存中分配，字符串常量池

堆划分：

-Xmx10m -> 堆最大容量
-Xms10m -> 堆最小容量的设置

新生代：第一次创建的对象都会分配到此区域。
老年代：经历了一定的垃圾回收（GC）15次之后，依然存活下来的对象会移动到老年代；大对象在创建的时候也会直接进入老年代。

新生代区域划分

Eden：80% 内存

S0：10% 内存

S1：10% 内存

为什么大对象会直接进去老年代？

核心原因是因为大对象的初始化比较耗时，频繁的创建和消耗会带来一定的性能开销，最好的实现方式是将它存入GC频率更低的老年代。

内存布局小结

JVM 调优的时候可以设置的参数类型：

• -X：非标准的参数设置，它只是针对特殊的 HotSpot 生效
• -XX：标准参数设置，针对所有 HotSpot 生效
• -D：设置应用程序的参数。

小结

线程私有

JVM栈

本地方法栈

程序计数器

线程共享

堆

元空间

JVM 类加载机制

加载

1. 根据类路劲全名加载二进制流
2. 将静态的存储结构转换成运行时的数据结构
3. 在内存中生成一个此类的方法入口

校验

1. 文件格式进行校验
2. 字节码校验
3. 符号引用验证

准备

1. 将类中静态变量在内存中分配并设置类变量初始值

解析

• 初始化 final 修饰的常量
• 将常量的符号引用替换成直接引用的过程。

初始化

• 开始将执行权从 JVM 转移到自己写的程序，开始执行构造函数。

使用
卸载

字面量：”abc“
符号引用：类，方法的完全限定名。
直接引用：将符号引用加载到内存中。

JVM 双亲委派模型

当加载一个类的时候，这个类不会直接加载，而是将这个加载任务直接交给父类。当找不到父类的时候，才自己去尝试加载。

优点

唯一性 （父类执行加载一次）

安全性 （会往上找，而上层的类是系统提供的类，避免加载自定义的类，一定程度上保证了安全性）

破坏双亲委派模型

1. JDK 1.2 提出，为了兼容老代码，出现破坏；
2. 因自身缺点而导致，如在父类当中调用子类的方法无法实现；
3. 人们对于热更新的追求

垃圾回收

判别死亡对象判别算法

引用计数器

给每一个对象创建一个计数器，当有程序引用此类的时候计数器+1，不适用的时候计数器-1，当计数器为0时，表示对象无人用，就可以将它归为死亡对象。

引用计数器算法缺点：
会有循环引用的问题：HotSpot 默认的垃圾回收器使用的不是引用计数器算法。

JVM 参数 -XX/-X/-D
-XX：标准设置 所有 HotSpot 都⽀持的参数。
-X：⾮标准设置 特定的 HotSpot 才⽀持的参数。
-D：程序参数设置 程序中使⽤：System.getProperty(“获取”)

可达性分析

GC roots

1. 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象；
2. 方法区中类静态属性引用的对象
3. 方法区中常量引用的对象
4. 本地方法栈中JNI(Native方法)引用的对象

垃圾回收算法

标记、清除算法

先标记再清除，缺点是存在内存碎片

复制算法

将内存分为两块，⼀半使⽤，另⼀半在 GC 是将存活的对象放进去，然后清除。
优点是性能⾼，但内存利⽤率不⾼。
【新⽣代使⽤的此算法】

标记、整理算法

将存活的对象都向⼀端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
【⽼⽣代使⽤的是此算法】

垃圾收集器

Serial

单线程收集器，它在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程。

ParNew

Serial收集器的多线程版本，除了使⽤多条线程进⾏垃圾收集之外，其余⾏为包括Serial收集器可⽤的所有控制参数、收集算法、Stop The World、对象分配规则、回收策略等都与Serial收集器完全⼀样，在实现上，这两种收集器也共⽤了相当多的代码。

Parallel Scavenge 并⾏GC收集器

它是⼀个新⽣代收集器，它也是使⽤复制算法的收集器，⼜是并⾏的多线程收集器。

CMS 收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是⼀种以获取最短回收停顿时间为⽬标的收集器.

CMS收集器是基于“标记—清除”算法实现的，它的运作过程相对于前⾯⼏种收集器来说更复杂⼀些，整个过程分为4个步骤：

1. 初始标记（STW）
2. 并发标记
3. 重新标记（STW）
4. 并发清除

G1收集器

G1（Garbage First）垃圾回收器是⽤在heap memory很⼤的情况下，把heap划分为很多很多的region块，然后并⾏的对其进⾏垃圾回收。JDK 11 默认垃圾回收器。

G1垃圾回收器在清除实例所占⽤的内存空间后，还会做内存压缩。

JMM（3大特征）

1. 原子性；
2. 可见性；
3. 有序性；