大数据基础篇----jvm的知识点归纳-5个区和垃圾回收机制

Posted 2020-08-27

一直对jvm看了又忘，忘了又看的。今天做一个笔记整理存放在这里。

我们先看一下JVM的内存模型图：

上面有5个区，这5个区干嘛用的呢？

我们想象一个场景：

我们有一个class文件，里面有很多的类的定义是不是，类的定义放在什么地方呢？类的定义就放在方法区里面。

程序在运行时会产生很多的对象，比如LinkList等这些对象就存放在堆里面。

栈：

我们的程序在运行时本质上就是启动线程在运行，比如main函数就是一个主线程。一个main主线程可以有很多的子线程。

线程在工作就是执行我们的各种方法。方法里面肯定有我们自己定义了一些局部的变量，比如我们在方法里面new了一个对象，对象肯定是放在堆里面的，但是对堆的引用我们就放在栈里面。那么栈就有问题了，我们一个程序有很多的线程，如果把所有的线程里面的变量存放在一起，肯定有会有变量是重复的，冲突。所有不能放在一起。所以栈里面是分线程来存放的。每一个线程都是自己的栈空间，线程私有的。堆是线程共享的。     

栈里面有一个细节：

就是说一个栈空间是以不同的线程区分开来。每个线程有自己栈，每个线程里面又会执行很多的方法，每一个方法对应一个栈帧：

每个方法执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用语存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。从下图从可以看到，每个线程在执行一个方法时，都意味着有一个栈帧在当前线程对应的栈帧中入栈和出栈。

图中可以看到每一个栈帧中都有局部变量表。局部变量表存放了编译期间的各种基本数据类型，对象引用等信息。

 

好了，我们看一下具体的东西：

本地方法栈（Native Stack）

         本地方法栈（Native Stack）与Java虚拟机站（Java Stack）所发挥的作用非常相似，他们之间的区别在于虚拟机栈为虚拟机栈执行java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为使用到Native方法服务。

 

 堆（Heap）

         对于大多数应用来说，Java Heap是Java虚拟机管理的内存的最大一块，这块区域随着虚拟机的启动而创建。在实际的运用中，我们创建的对象和数组就是存放在堆里面。如果你听说线程安全的问题，就会很明确的知道Java Heap是一块共享的区域，操作共享区域的成员就有了锁和同步。在程序的运行中不断地new 对象，就存在堆里面。

         与Java Heap相关的还有Java的垃圾回收机制（GC）,Java Heap是垃圾回收器管理的主要区域。程序猿所熟悉的新生代、老生代、永久代的概念就是在堆里面，现在大多数的GC基本都采用了分代收集算法。如果再细致一点，Java Heap还有Eden空间，From Survivor空间,To Survivor空间等。

         Java Heap可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。

 

上面这张图就是我们新生代，老年代的图。涉及到垃圾回收机制。

我们来介绍一下垃圾回收机制：

刚开始时创建的对象都存放在Eden Sapce里面（伊甸园，新生代），大家都无忧无虑的。然后呢 ，垃圾回收机制来了。先对生活在伊甸园的对象检测一次，发现还有利用价值就把对象放在Survivor空间里面的From Space，survivior空间分为两块，一块是From Space，一块是ToSapce空间。ToSpace空间是很少用的（就是用来做垃圾回收的挪动的）。然后垃圾回收机制对From Space的对象回收比如18次，还能幸存下来，就放在老年代里面（Old Generation）。我们很奇怪，这里的ToSpace是干嘛用的。

好了我们来介绍下垃圾回收算法：

有 两种算法。

1：对象A有没有引用对象B.有引用就不是垃圾，这种方法有问题。A，B相互引用，就不能区分出是不是垃圾了。

2：根节点搜索。从根节点往下搜索。能搜索到了就不是垃圾，不能搜索到的，就是垃圾。

 

 

 这是由映射表记录的，再详细就不知道了。

 

 

对象其实就是一个方格：

如上，红色是好的对象，黑色的是垃圾对象。

我们怎么去回收黑色的对象呢：

方法一：标志-清除：

直接把黑色的对象清除掉。

 

但是有一个问题：这样清除掉的恶化，我的空间变得很零散。下次要放一个大的对象的话（必须是一个连续的空间）比如四个格子，就放不下去了。

 

方法二：标记整理：

 

 我只移动有用的：把红色的有用的对象移动到白色的空白地方。但是造成的问题是：对在运行的程序有影响。

 

方法三：

复制算法：

预先存留一块有用的的空间：那就是上文提到的ToSpace空间。

 

 在FromSpace空间中，垃圾回收机制把没用的的对象标记成黑色的，然后把红色的有用的对象都转移到右边的ToSpace空间，等到垃圾回收机制把左边的黑色和红色全部清除之后。再把右边的ToSpace的那些红色有用对象再移植到左边的FromSpace空间。这样就整齐了。

然后我们会想一个问题。那右边给他预留这么大的空间不是很浪费吗？其实实际上右边的空间不需要那么大，只要一点点就够了。如下图

 

因为我们的有用的对象（红色的方块）其实是很少的。很多对象用好一次就不用了的。

 

  方法区（Method Area）

         方法区（Method Area）与堆（Java Heap）一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是她却有一个别名叫做非堆（Non-Heap）。分析下Java虚拟机规范，之所以把方法区描述为堆的一个逻辑部分，应该觉得她们都是存储数据的角度出发的。一个存储对象数据（堆），一个存储静态信息(方法区)。

         在上文中，我们看到堆中有新生代、老生代、永久代的描述。为什么我们将新生代、老生代、永久代三个概念一起说，那是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。这样HotSpot的垃圾收集器就能想管理Java堆一样管理这部分内存。简单点说就是HotSpot虚拟机中内存模型的分代，其中新生代和老生代在堆中，永久代使用方法区实现。根据官方发布的路线图信息，现在也有放弃永久代并逐步采用Native Memory来实现方法区的规划，在JDK1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移出。