JVM类加载过程和GC机制

Posted 2022-03-23 3 ERROR（s）

文章目录

• 一、JVM运行时数据区
• • 1.堆区（线程共享）
  • 4.方法区（元数据区）（线程共享）
  • 2.Java虚拟机栈（线程私有）
  • 3.本地方法栈（线程私有）
  • 5.程序计数器（线程私有）
• 二、类加载过程
• 双亲委派机制
• • 双亲委派机制优点
• 三、垃圾回收
• • 1.回收的是哪些内存
  • 2.死亡对象判断的算法
  • • (1).引用计数（Java根本不用这个）
    • (2).可达性分析
  • 3.垃圾回收策略
  • • (1) 标记-清除算法
    • (2) 复制算法
    • (3)标记-整理
    • (4)分代算法

一、JVM运行时数据区

1.堆区（线程共享）

如果是基本数据类型，看他是局部变量还是成员变量，局部变量在栈上开辟空间，成员变量在堆区开辟空间。
如果是引用数据类型，JVM在堆中创建对象，对象的引用存在虚拟机栈上的局部变量表中。

4.方法区（元数据区）（线程共享）

里面放的都是类对象

• 包含了这个类的各种属性的名字，类型，访问权限
• 包含了这个类的各种方法的名字，参数类型，访问权限，以及二进制代码
• 包含这个类的static成员
  对于 HotSpot 来说，JDK 8方法区的内存属于本地内存，这样方法区空间的大小就不在受 JVM 最大内存的参数影响了，而是与本地内存的大小有关。
  JDK 8 中将字符串常量池移动到了堆中。

2.Java虚拟机栈（线程私有）

Java 虚拟机栈的作用：Java 虚拟机栈的生命周期和线程相同，Java 虚拟机栈是用来描述 Java 方法执行的
内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数
栈、动态链接、方法出口等信息。咱们常说的堆内存、栈内存中，栈内存指的就是虚拟机栈。

3.本地方法栈（线程私有）

本地方法（native method）指的是JVM内部的方法（C++写的）

5.程序计数器（线程私有）

.java代码 =》.class(二进制字节码，里面就是一些指令） =》放到内存中 =》每条指令都有自己的地址=》 CPU执行指令就要从内存中取除地址，然后再在CPU上执行

二、类加载过程

类加载就是从加载到初始化这个过程

1.加载：通过全限定名称找到这个类的二进制字节流，在内存中生成一个代表这个类的Java.long.Class对象作为这个类的各种访问数据的入口
2.链接

• ( 1 )验证 验证这个.Class文件包含的信息符合《Java虚拟机规范》
• ( 2 )准备 给类对象成员分配空间并且初始化为0。
• ( 3 )解析 初始化字符串常量
  3.初始化 初始化static变量，执行static代码块

双亲委派机制

如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，因此所有的加载请求最 终都应该传送到最顶层的启动类加载器中，如果父类中找不到这个类，就交给子类加载器完成。

• 启动类加载器
• 应用程序类加载器
• 自定义类加载器

双亲委派机制优点

1.避免重复加载类，这样一套机制的目的就是创造一个优先级顺序
2.保证Java核心API的安全性，因为有些类是用户自己写的，不能保证他的安全性

三、垃圾回收

1.回收的是哪些内存

• 堆
• 方法区
  其他的内存区都是随着线程的销毁能自动释放了。
  我们此处讨论的垃圾回收 具体是指堆内存的回收。

2.死亡对象判断的算法

(1).引用计数（Java根本不用这个）

给对象增加一个引用计数器，每当有一个地方引用他的时候，计数器自增；当引用失效的时候计数器自减，当计数器为0的时候我们就认为这个对象不能再被使用了，判断他“死亡”。
优点：规则简单，实现方便，判定高效。
缺点：如果对象很多，但是引用少的情况加一个int型的计数器会导致得不偿失，内存压力大。他就适合对象少，引用多的情况。
还有一个致命的缺点，循环引用可能导致计数器失效。

(2).可达性分析

通过一系列我们称之为GCRoost 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称之为"引用链"，当一个对象和引用链没有任何相连的时候，我们就可以说这个对象是不可用的。
GCRoots对象可以包含以下几种：

• 方法区中静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中Native引用的对象
• 虚拟机栈中引用的对象

四种引用情况：

• 强引用：只要强引用存在，他就不可能回收被引用的对象。
• 软引用：有用但不必须，如果要发生内存溢出了，JVM就会把他们回收了，如果经过这次回收还是空间不足才会抛出溢出异常。
• 弱引用：被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾回收发生前，下一次人家开始回收，不管内存溢出不溢出，它一定被回收。
• 虚引用：不能通过虚引用获得一个对象实例，他存在的意义就是这个对象被回收的时候能收到一个系统通知。

3.垃圾回收策略

(1) 标记-清除算法

首先标记所有要回收的对象，然后再进行统一回收。

缺点：

• 效率非常低，不管是标记还是清除，
• 内存碎片化问题， 回收之后的内存空间不连续，如果有较大的对象要存入的话就要提前进行二次回收了。

(2) 复制算法

它将可用内存按照大小划分为相等的两块，每次只用其中的一块，在标记完清除的对象后，就把这片区域还存活的对象复制到另外一边内存上去，然后回收的时候把当前内存整体回收。
优点：解决了内存碎片化的问题
缺点：每次只有一半内存可用，当回收的对象少的时候这种办法显然不合适，他适合对象被快速回收，并且对象不多需要的内存不大。

(3)标记-整理

复制收集算法在对象存活率较高时会进行比较多的复制操作，效率会变低。因此在老年代一般不能使用复制算法。
为了解决这个问题，我们对需要清除的对象先标记，再清除，然后让所有存活的对象向一端移动。

(4)分代算法

• 新生代：一般对象创建后都会进入新生代
• 老年代：该对象经过（15）次内存回收之后会变为老年代
  

1. 当Eden区满的时候,会触发第一次Minor gc,把还活着的对象拷贝到Survivor From区；当
   Eden区再次触发Minor gc的时候,会扫描Eden区和From区域,对两个区域进行垃圾回收,经过
   这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域,并将Eden和From区域清空。
2. 当后续Eden又发生Minor gc的时候,会对Eden和To区域进行垃圾回收,存活的对象复制到
   From区域,并将Eden和To区域清空。
3. 部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数
   MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代
   4.如果某个对象非常大，占的内存大于生存区的大小，就将它直接放入老年代。老年代如果满了就会发生Full GC