深入理解java虚拟机

Posted 2021-02-18 GeekDengShuo

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title: 深入理解Java虚拟机
date: 2020-05-14 10:58:24
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• title: 深入理解Java虚拟机date: 2020-05-14 10:58:24tags: JVM,虚拟机
  • 1.运行时数据区域
  • 2.GC垃圾回收
  • 3.内存分配与回收策略
  • 4.类加载机制
    • 1.加载
    • 2.验证
    • 3.准备
    • 4.解析
    • 5.初始化
  • 5.类与类加载器

1.运行时数据区域

1.程序计数器

当前线程执行字节码的行号指示器
记录正在执行的虚拟机字节码指令的地址(如果正在执行的是本地方法，则为空)

2.虚拟机栈

虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型:方法在执行的时候创建一个栈帧(Frame)
栈帧中存储着(局部变量，操作数栈，常量池引用)

3.本地方法栈

为虚拟机使用Native方法服务

4.Java堆

所有对象都在堆上分配，是垃圾收集的主要区域

主要的垃圾回收算法都是分代收集算法，针对不同类型的对象采取不同的垃圾回收算法

堆:

• 新生代(Young Generation)
• 老生代(Old Generation)

4.方法区

方法区的别名叫非堆(No-Heap),也可以称之为永久代

用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，垃圾回收将其作为永久代进行回收

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分，存放编译期生成的各种字面量和符号引用

从 JDK 1.8 开始，移除永久代，并把方法区移至元空间，它位于本地内存中，而不是虚拟机内存中

原来永久代的数据被分到了堆和元空间中。元空间存储类的元信息，静态变量和常量池等放入堆中。

2.GC垃圾回收

内存回收三问？

那些内存需要回收？

什么时候进行回收？

如何回收？

1.如何判断一个对象是否可以进行回收

引用计数法

可达性分析算法

2.垃圾收集算法

标记-清除

效率问题:标记和清除的效率都不太高
空间问题:清除后的内存空间不连续

复制

主要是解决标记-清除算法的效率问题

将内存划分为较大的Eden和Survivor空间 8:1

用于新生代的回收

标记-整理

解决空间问题

将存活的对象移动到一侧

用于老年代的回收

垃圾收集采用分代收集算法，java堆分成老年代和新生代，根据特点采用不同的收集算法

3.垃圾收集器

Serial,ParNew,Parallel Scavenge,Serial Old,Parallel Old,CMS,G1收集器

3.内存分配与回收策略

内存分配策略

1.对象优先Eden分配

Eden空间不够会发生一次Minor GC

2.大对象直接进入老年代

大对象需要连续的内存空间，避免在新生代Eden和Survivor之间大量内存复制

3.长期存活的对象进入老年代

制定年纪计数器，增加到一定年龄放入到老年代中
-XX:MaxTenuringThreshold ,用来定义年龄的阈值

4.动态对象年龄判定

并不是所有对象必须达到MaxTenuringThreshold才能晋升到老年代
当相同年龄的所有对象的总和大于Survivor的一半，这些对象可以直接进行老年代

5.空间分配担保

使用老年代的空间来进行担保MinorGC

老年代的最大可用的连续空间大于新生代的空间总和时，MinorGC是安全的

内存回收策略

先进行MinorGC,老年代的空间内存担保失败，则进行FullGC(MajorGC)

FullGC的触发条件

• 调用System.gc()
• 老年代的空间不足
• 空间分配内存担保失败

4.类加载机制

Class的类文件结构

Class文件是以8位字节为基础的二进制流

每个Class的头四个字节称为魔数:"0xCAFEBABE"

虚拟机的类加载机制:

虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验，转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型

加载，连接，初始化和运行:

其中解析(Resolution)和初始化(Initialization)的顺序不一定，为了实现Java运行时绑定(动态绑定)，可以在初始化阶段之后再开始

1.加载

这个加载只是类加载的一个过程，要注意区分

加载过程中的主要事项:

• 1.通过类全限定名来获取定义该类的二进制字节流

• 2.将该字节流表示的静态存储结构转换为方法区的运行时存储结构

• 3.从内存中生成一个代表该类的Class对象，作为方法区中该类各种数据的访问入口

2.验证

验证是连接阶段的第一步

验证的目的是，确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求

是虚拟化保护自身安全一项重要工作

• 文件格式验证
• 元数据验证
• 字节码验证
• 符号引用验证

3.准备

准备阶段为类变量(static 修饰)分配内存并设置初始值，使用的是方法区的内存。

public static int value=123;

初始值一般是0，而不是123

public static final int value=123;

类变量是常量，那么它将初始化为表达式所定义的值而不是 0，上面value的初始值为123

4.解析

常量池的符号引用替换直接引用的过程

• 类或接口的解析
• 字段解析
• 类方法解析
• 接口方法解析

5.初始化

初始化阶段才真正开始执行类定义的java程序代码

初始化阶段是虚拟机执行<clinit>()方法的过程,在准备阶段，类变量已经赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化 类变量和其它资源。

父类的<clinit>()方法先执行，父类中定义的静态语句块的执行要优先于子类

5.类与类加载器

两个类相等=两个类本身相等+使用同一个类加载器进行加载(每个类加载器都有一个独立的类名称空间)

类加载器的分类:

从java虚拟机的角度:

• 1.启动类加载器

  Bootstrap Classloader,使用C++实现，是虚拟机的一部分

• 2.所有其他类的加载器，使用Java实现，独立于虚拟机，继承自java.lang.ClassLoader

类加载器细分:

• 1.启动类加载器
• 2.拓展类加载器
• 3.应用程序类加载器，如果没有自定义类加载器，这个就是程序的默认加载器
• 4.自定义的类加载器

双亲委派模型

双亲委派模型就是类加载器的的层次关系

• 工作过程:一个类加载器首先将类加载请求转发到父类加载器，只有父类加载器无法完成时才尝试自己加载
• 好处:优先级的层次关系，基础类得到统一