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Posted 2021-03-20 163com

JVM

- (1) 概念：是运行在操作系统之上, ，包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收，堆和一个存储方法域。
- (2) 运行：Java源文(.java)——>编译器(.class)——>字节码文件——>JVM(解释器)——>机器码

2.1. 线程

• 当线程本地存储、缓冲区分配、同步对象、栈、程序计数器等准备好以后，就会创建一个操作系统原生线程。Java线程结束，原生线程随之被回收。操作系统负责调度所有线程，并把它们分配到任何可用的CPU 上。
• 当原生线程初始化完毕，就会调用Java线程的run() 方法。当线程结束时，会释放原生线程和Java线程的所有资源。

2.2. JVM内存区域

• JVM 内存区域主要分为线程私有区域（程序计数器、虚拟机栈、本地方法区）、线程共享区域（JAVA堆、方法区）、直接内存。

• 线程私有数据区域生命周期与线程相同, 依赖用户线程的启动/结束 而 创建/销毁(在Hotspot VM内, 每个线程都与操作系统的本地线程直接映射, 因此这部分内存区域的存/否跟随本地线程的生/死对应)。

• 线程共享区域随虚拟机的启动/关闭而创建/销毁。

2.2.1. 程序计数器(线程私有)

- 是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

2.2.2. 虚拟机栈(线程私有)

• 是描述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。

2.2.3. 本地方法区(线程私有)

• 本地方法区为Native方法服务。

2.2.4. 堆（Heap-线程共享）-运行时数据区

• 是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在Java堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。

• Java堆从GC的角度还可以细分为: 新生代(Eden区、From Survivor区和To Survivor区)和老年代。

2.4. 垃圾回收与算法

2.4.1.1. 引用计数法

• 在Java中，要操作对象则必须用引用进行，通过引用计数来判断一个对象是否可以回收。即一个对象如果没有任何与之关联的引用，引用计数都不为0，这个对象就是可回收对象。

2.4.1.2. 可达性分析

• 为了解决引用计数法的循环引用问题，Java使用了可达性分析的方法。通过一系列的“GC roots”对象作为起点搜索。如果在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径，则称该对象是不可达的。

2.4.2. 标记清除算法（Mark-Sweep）

• 最基础的垃圾回收算法，分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。

2.4.3. 复制算法（copying）

• 为了解决Mark-Sweep算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用的内存清掉。
• 这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话，Copying算法的效率会大大降低。

2.4.4. 标记整理算法(Mark-Compact)

• 结合了以上两个算法，为了避免缺陷而提出。标记阶段和Mark-Sweep算法相同，标记后不是清理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。

2.4.5. 分代收集算法

• 分代收集法是目前大部分JVM所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存划分为不同的域，一般情况下将GC堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。
• 老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收，新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同区域选择不同的算法。

2.4.5.1. 新生代与复制算法

• 目前大部分JVM的GC对于新生代都采取Copying算法，因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象，即要复制的操作比较少，但通常并不是按照1：1来划分新生代。一般将新生代划分为一块较大的Eden空间和两个较小的Survivor空间(From Space, To Space)，每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间，当进行回收时，将该两块空间中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中。

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