jvm学习笔记（自用）

Posted 2023-01-16 是Cc哈

1.jvm内存模型

2.类加载器
作用：加载Class文件

类加载器分类：
1.虚拟机自带的加载器
2.启动类（根）加载器
3.扩展类加载器
4.应用程序（系统）加载器

加载步骤：
1.类加载器收到类加载的请求
2.将这个请求向上委托给父加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载器
3.启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载到就结束，使用当前的加载器，否则，抛出异常，通知子加载器进行加载
4.重复步骤3，若执行到应用程序加载器依然无法加载，则会报Class Not Found Error

3.双亲委派机制：
源码：

    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException 
        return loadClass(name, false);
    
    //              -----??-----
    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    
            // 首先，检查是否已经被类加载器加载过
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) 
                try 
                    // 存在父加载器，递归的交由父加载器
                    if (parent != null) 
                        c = parent.loadClass(name, false);
                     else 
                        // 直到最上面的Bootstrap类加载器
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    
                 catch (ClassNotFoundException e) 
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                
 
                if (c == null) 
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    c = findClass(name);
                
            
            return c;
    

其实这段代码已经很好的解释了双亲委派机制，为了大家更容易理解，我做了一张图来描述一下上面这段代码的流程：

从上图中我们就更容易理解了，当一个Hello.class这样的文件要被加载时。不考虑我们自定义类加载器，首先会在AppClassLoader中检查是否加载过，如果有那就无需再加载了。如果没有，那么会拿到父加载器，然后调用父加载器的loadClass方法。父类中同理也会先检查自己是否已经加载过，如果没有再往上。注意这个类似递归的过程，直到到达Bootstrap classLoader之前，都是在检查是否加载过，并不会选择自己去加载。直到BootstrapClassLoader，已经没有父加载器了，这时候开始考虑自己是否能加载了，如果自己无法加载，会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException。

4.native 关键字：
凡是带了native关键字的，说明java的作用范围打不到了，回去调用底层C语言的库
会进入本地方法栈
调用本地方法本地接口 JNI
JNI作用：扩展Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用，它再内存区域中专门开辟了一块标记区域：Native Method stack，登记native方法，在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法通过JNI

5.PC寄存器：
程序计数器：Program Counter Rigister
每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（用来存储指向像一条指令的地址，也即将要执行的指令代码），在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计。

6.方法区：
Mehtod Area 方法区
方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数，接口代码也在此定义，简单说所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间
静态变量、常量、类信息（构造方法，接口定义）、运行时的常量池存在方法区中，但是试里变量存在堆内存中，和方法区无关。

7.栈：
栈模型：

栈+堆+方法区交互关系：

public class AppMain                          //运行时，JVM把AppMain的信息都放入方法区    

    public static void main(String[] args)  //main成员方法本身放入方法区。    
        Sample test1 = new  Sample( " 测试1 " );   //test1是引用，所以放到栈区里，Sample是自定义对象应该放到堆里面    
        Sample test2 = new  Sample( " 测试2 " );         
        test1.printName();    
        test2.printName();    
    
    
 

// Sample.java       
public class Sample    //运行时，JVM把appmain的信息都放入方法区。            

    private  name;      //new Sample实例后，name引用放入栈区里，name对象放入堆里。     

    public  Sample(String name)     
        this .name = name;    
              
        
    public   void  printName() // printName()成员方法本身放入方法区里。    
        System.out.println(name);    
        

   

JVM执行具体流程

系统收到了我们发出的指令，启动了一个Java虚拟机进程，这个进程首先从classpath中找到AppMain.class文件，读取这个文件中的二进制数据，然后把Appmain类的类信息存放到运行时数据区的方法区中。这一过程称为AppMain类的加载过程。
接着，JVM定位到方法区中AppMain类的Main()方法的字节码，开始执行它的指令。这个main()方法的第一条语句就是：
Sample test1 = new Sample(“测试1”);
语句很简单啦，就是让JVM创建一个Sample实例，并且呢，使引用变量test1引用这个实例。貌似小case一桩哦，就让我们来跟踪一下JVM，看看它究竟是怎么来执行这个任务的：
1）、Java虚拟机一看，不就是建立一个Sample类的实例吗，简单，于是就直奔方法区（方法区存放已经加载的类的相关信息，如类、静态变量和常量）而去，先找到Sample类的类型信息再说。结果呢，嘿嘿，没找到@@，这会儿的方法区里还没有Sample类呢（即Sample类的类信息还没有进入方法区中）。可JVM也不是一根筋的笨蛋，于是，它发扬“自己动手，丰衣足食”的作风，立马加载了Sample类， 把Sample类的相关信息存放在了方法区中。
2）、Sample类的相关信息加载完成后。Java虚拟机做的第一件事情就是在堆中为一个新的Sample类的实例分配内存，这个Sample类的实例持有着指向方法区的Sample类的类型信息的引用（Java中引用就是内存地址）。这里所说的引用，实际上指的是Sample类的类型信息在方法区中的内存地址，其实，就是有点类似于C语言里的指针啦~~，而这个地址呢，就存放了在Sample类的实例的数据区中。
3）、在JVM中的一个进程中，每个线程都会拥有一个方法调用栈，用来跟踪线程运行中一系列的方法调用过程，栈中的每一个元素被称为栈帧，每当线程调用一个方法的时候就会向方法栈中压入一个新栈帧。这里的帧用来存储方法的参数、局部变量和运算过程中的临时数据。OK，原理讲完了，就让我们来继续我们的跟踪行动！位于“=”前的test1是一个在main()方法中定义的变量，可见，它是一个局部变量，因此，test1这个局部变量会被JVM添加到执行main()方法的主线程的Java方法调用栈中。而“=”将把这个test1变量指向堆区中的Sample实例，也就是说，test1这个局部变量持有指向Sample类的实例的引用（即内存地址）。
4）、JVM将继续执行后续指令，在堆区里继续创建另一个Sample类的实例，然后依次执行它们的printName()方法。当JVM执行test1.printName()方法时，JVM根据局部变量test1持有的引用，定位到堆中的Sample类的实例，再根据Sample类的实例持有的引用，定位到方法区中Sample类的类型信息（包括①类，②静态变量，③静态方法，④常量和⑤成员方法），从而获取printName()成员方法的字节码，接着执行printName()成员方法包含的指令。

三种JVM：
1.sun公司：Hotspot
2.BEA： JRockit
3.IBM： J9 vm

堆：
Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的
-Xms 设置初始化内存大小，默认为计算机内存的1/64
-Xmx 设置最大分配内存，默认1/4
-XX:+PrintGCDetails 打印GC垃圾回收信息
-XX:+HeapDumpOnOutOfmemoryError oom错误的Dump文件
堆内存中还要细分成三个区域：
1.新生区（伊甸园区）
2.养老与
3.永久区

GC垃圾回收，主要在Eden区和养老区
在JDK8以后，永久存储区改名叫元空间

新生区：
类：诞生和成长的地方
伊甸园区，所有的对象都是在伊甸园区new出来的
幸存者区（0，1）

永久区：
这个区域常驻内存中。用来存放JDK自身携带的Class对象。Interface元数据，存储的是Java运行时的一些环境或类信息，这个区域不存在垃圾回收！关闭VM虚拟机就会释放这个区域的内存
jdk1.6之前：永久代，常量池是在方法区
jdk1.7：永久代，但是慢慢的退化了，去永久代，常量池在堆中
jdk1.8：无永久代，常量池在元空间

解决OOM错误方法
快速看到代码第几行出错可以用内存快照分析工具，MAT,Jprofiler
MAT,Jprofiler作用：
分析Dump内存文件，快速定位内存泄露；
获得堆中的数据
获得大的对象

GC垃圾回收：
JVM在进行GC是，并不是对这三个区域统一回收。大部分时候，回收都是新生代
1.新生代
2.幸存区（form，to）
3.老年区
GC两种类：轻GC（普通Gc）,重GC（全局GC）

GC回收4大算法
1.引用计数
2.复制算法