JVM详解（类加载双亲委派模型垃圾回收JMM）

Posted 2023-02-17 秃头小宝儿

JVM

• 1.JVM简介
• • （1）JVM概念
  • （2）Java内存区域
  • • ①堆（线程共享）
    • ②JVM栈（先进后出、线程私有）
    • ③程序计数器（线程私有）
    • ④本地方法栈（线程私有的）
    • ⑤方法区（永久代）－＞元数据区（JDK１.８、线程共享）
• ２.JVM类加载过程（Class　Loading）
• ３.JVM双亲委派模型（JDK１.２）
• ４.JVM垃圾回收器
• • （１）判断死亡对象
  • • ①引用计数器算法
    • ②可达性分析算法（目前JVM使用的判断对象死亡的算法）
  • （2）垃圾回收算法
  • • ①标记-清除算法
    • ②复制算法
    • ③标记-整理算法
  • （3）垃圾回收器
• 5.Java内存模型（JMM）

1.JVM简介

（1）JVM概念

• JVM(Java Virtual Machine的简称。意为Java虚拟机
• Java可以实现一次编写，到处运行。–>JVM（帮我们处理不同硬件之间的差异）Flutter

虚拟机：指通过软件模拟的具有完整硬件功能的、运行在一个完全隔离的环境中的完整计算机系统。
常见的虚拟机：JVM、VMwave、Virtual Box

（2）Java内存区域

JDK8：

①堆（线程共享）

堆：所有创建的对象信息都存放在这个区域，堆也是JVM中最大的一块内存。
堆里的数据划分：

• １.新生代（Young区）：新创建的数据会在新生代，当经历了一定次数的GC（垃圾回收），依然存活下来的数据，会移动到老年代（HotSpot默认的垃圾回收次数是 15次）
  新生代又分为三个区域：Eden、S0、S1（Eden＋S0、Eden＋S1）
• 2.老年代（Old区）：存放的是经过一定次数GC还存活的对象和大对象。

面试题：为什么大对象会直接存放在老年代？

答：因为大对象的创建和销毁需要的时间比较多，所以性能也比较慢，如果存到新生代，那么可能会导致频繁的创建和销毁大对象，从而导致整个JVM运行效率的降低，所以直接将大对象存放到老年代。

②JVM栈（先进后出、线程私有）

③程序计数器（线程私有）

作用：用来记录线程的执行行号。

④本地方法栈（线程私有的）

作用：和JVM栈类似，只不过JVM栈是给Java程序使用的，而本地方法栈是给本地方法使用的。

⑤方法区（永久代）－＞元数据区（JDK１.８、线程共享）

字符串运行时常量池、常量final、类元数据

注意：JDK１.８的时候元空间存储到本地内存中，并且将字符串常量池放到堆中。

２.JVM类加载过程（Class　Loading）

• 加载：将权限类名的二进制流加载到内存，在内存中生成方法入口。
• 验证：验证加载的信息是否符合JVM规范（文件格式、字节码校验）。
• 准备：加载静态变量赋值初始值。
• 解析：是将符号引用替换成直接引用，也就是将常量进行初始化。
• 初始化：JVM将执行权交给应用程序，此时要执行类的初始化方法。
  

３.JVM双亲委派模型（JDK１.２）

• JVM加载子类不会直接进行类加载，而是将任务交给父类，一层一层的进行传递。如果找不到父类或者找不到此类，自己才会尝试加载。
  
  优势：唯一性（Object）、安全性

破环双亲委派模型：

• 第一次：JDK１.２引入双亲委派模型，为了兼容老代码出现了第一次破环双亲委派模型。
• 第二次：他是双亲委派模型自身的缺点所导致的第二次破坏，比如当父类出现了调用子类的方法的时候。
• 第三次：人们对于热更新和热加载的最求。

４.JVM垃圾回收器

（１）判断死亡对象

①引用计数器算法

• 计数器算法：给每个对象生成一个对应的计数器，每次在进行引用的时候，这个计数器＋１，如果撤销引用时计数器－１，GC会根据计时器的值，当此值为0的时候就可以判定为此对象为死亡对象。
• 引用计数器的缺点：不能解决循环引用的问题。

②可达性分析算法（目前JVM使用的判断对象死亡的算法）

核心思想为 : 通过一系列称为"GC Roots"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"，当一个对象到GC Roots没有任何的引用链相连时(从GC Roots到这个对象不可达)时，证明此对象是不可用的。
JDK1.2之后有4种引用类型：

（2）垃圾回收算法

①标记-清除算法

标记：用可达性分析算法
缺点：产生大量内存碎片

②复制算法

• 性能比较快（新生代的垃圾回收算法）
• 原理：先将存活的对象复制到另一个没有使用的内存中，然后再将此内存全部清除。
• 复制算法的缺点：内存利用率不高。

③标记-整理算法

标记、整理：可以解决内存碎片的问题

（3）垃圾回收器

执行流程：

1.初始标记（STW）
2.并发标记
3.重新标记（STW）
4.清除

5.Java内存模型（JMM）

JVM定义了一种Java内存模型(Java Memory Model,JMM)来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。
主内存与工作内存之间的具体交互协议，JMM定义了8种方法：

• lock(锁定) : 作用于主内存的变量，它把一个变量标识为一条线程独占的状态
• unlock(解锁) : 作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可 以被其他线程锁定。
• read(读取) :作用于主内存的变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随 后的load动作使用。
• load(载入) :作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量 副本中。
• use(使用) :作用于工作内存的变量，它把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎。
• assign(赋值) :作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存的变量。
• store(存储) :作用于工作内存的变量，它把工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的 write操作使用。
• write(写入) :作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中。

Java内存模型的三大特性：

• 原子性：由Java内存模型来直接保证的原子性变量操作包括read、load、assign、use、store和read。
• 可见性：可见性是指当一个线程修改了共享变量的值，其他线程能够立即得知这个修改。volatile、synchronized、final三个关键字可以实现可见性。
• 有序性： 如果在本线程内观察，所有的操作都是有序的；