JVM深入理解

JVM

JVM的位置
JVM的体系结构
类加载器
- 作用：加载Class文件
  
  加载步骤：
  1. 类加载器收到请求
  2. 将这个请求向上委托给父类加载器去完成，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，能加载就结束，使用当前加载器，否则，抛出异常，通知子加载器进行加载
  4. 重复步骤3
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. 应用程序加载器
  Java无法调用线程相关东西，用native方法调用c++
5. 百度：双亲委派机制
  - 定义：当某个类加载器需要加载某个.class文件时，它首先把这个任务委托给他的上级类加载器，递归这个操作，如果上级的类加载器没有加载，自己才会去加载这个类。
  - 作用：
  - 1. 防止重复加载同一个.class。通过委托去向上面问一问，加载过了，就不用再加载一遍。保证数据安全。
  - 1. 保证核心.class不能被篡改。通过委托方式，不会去篡改核心.clas，即使篡改也不会去加载，即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。
沙箱安全机制
- Java1.1增加，给定权限后能够使用
- 字节码校验器：确保java类文件尊循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验，比如核心类
- 类装载器：在3个方面对Java沙箱起作用
- 1. 防止恶意代码去干涉善意代码 //双亲委派机制
- 1. 守护了被信任的类库边界
- 1. 将代码归入保护域，确定了代码可以进行哪些操作
虚拟机为不同的加载器载入的类提供了不同的命名空间，命名空间由一系列唯一的名称组成，每一个被装载的类将有一个名字，这个命名空间是由Java虚拟机为每一个类装载器维护的，他们之间甚至不可见。
- 存储器控制器：存取控制器可以控制核心API对操作系统的存取权限，而这个控制的策略的设定可以由用户指定
- 安全管理器：是核心API和操作系统之间的主要接口。实现权限控制。比存取控制器优先级高。
- 安全软件包：java.security下的类和扩展包下的类，允许用户为自己增加新的安全特征，包括：
  - 安全提供者
  - 消息摘要
  - 数字签名 keytools
  - 加密
  - 鉴别
native关键字
- 凡带了native关键字的方法，说明Java的作用范围达不到了，回去掉用底层C语言的库！
- 会进入本地方法栈
- 调用本地方法接口 JNI
- JNI作用：扩展Java的使用，融合不同的汇编语言为Java所用！
- Java诞生的时候，C、C++横行，想要立足，必须要有调用C、C++程序
- 它在内存区域中专门开辟了一块标记区域：Native Method Stack，登记native方法
- 最终执行的时候，加载本地方法库中的方法通过JNI
- Java程序驱动打印机，管理系统，掌握即可，在企业应用中较为少见
- 调用其他接口：Socket，WebService～…http～
PC寄存器
- 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（用来指向一条指令的地址，也即将要执行的指令码），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
方法区

被所有线程共享

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，但实例变量存在堆内存中，和方法区无关

static final Class 常量池
栈
- 数据结构
- 程序=数据结构+算法：持续学习～
- 程序=框架+业务逻辑：吃饭～
- 栈：先进后出，后进先出：桶
- 队列：先进先出（FIFO：first input ,first output）
- 为什么main()先执行，最后结束
- 栈：栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步；
- 线程结束，栈内存也就是释放，对于栈来说，不存在垃圾回收问题，一旦结束，栈就over！
- 栈：8大基本类型+对象引用+实例方法
- 栈运行原理：栈帧
- 程序正在执行的方法，一定在栈的顶部
- 栈+堆+方法区：交互关系
  
  三种JVM

Sun公司 HotSpot
BEA公司 JRockit
j9vm

我们学习的都是HotSpot

堆

Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的
类加载器读取了类文件后，一般会把什么东西放在堆中？
- 类，方法，常量，变量，保存我们所有引用类型的真实对象；
堆内存还要细分三个区域：
- 新生区（伊甸园区）满了触发重GC Full GC：
  - 类：诞生和成长的地方，甚至死亡
  - 伊甸园Eden Space：所有的对象都是在这 new出来的满了触发轻GC，幸存留在幸存区
  - 幸存区0区、幸存1区。
  - 99%对象都是临时对象！！！
- 养老区：
- 永久区：这个区域常驻内存的，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内存
  一个启动类，加载了大量的第三方jar包，Tomcat部署了太多的应用，大量动态生成的反射类。不断被加载。直到内存满，就会出现OOM；
  - 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之后：无永久代，常量池在元空间
GC垃圾回收，主要是在伊甸园区和养老区

假设内存满了，OOM，堆内存不够

JDK8以后，永久存储区改名为元空间

默认情况，分配的总内存是电脑的1/4，而初始化的内存：1/64

OOM解决：
1. 扩大堆内存，看结果
  
  -xms 设置初始化内存分配大小 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
2. 分析内存，看一下哪里有问题
  - 能够看到第几行代码出错：内存快照分析工具，MAT，jprofiler
  - dubug，一行行分析代码
  MAT，Jprofilter作用：
  - 分析Dump内存文件，快速定位内存泄漏
  - 获得堆中的数据
  - 获得大的对象