Java之JVM篇

参考链接：https://www.bilibili.com/video/BV1iJ411d7jS?from=search&seid=12790643842994759263

目录

• 前言
• JVM的位置
• JVM的体系结构
• 类加载器
• 沙箱安全机制
• native方法区
• 程序计数器
• 方法区Method Area
• 深入了解栈
• 三种JVM
• 堆（重点）
• Jpofilter工具分析OOM原因
• 关于GC
• 浅谈JMM

前言

对JVM（Java Virtual Machine）的理解?

JVM的位置

JVM的体系结构

类加载器

• 作用：加载class文件~new Student()新建一个类后，其引用（即名字）是放在Java栈，其具体实例（即具体数据）是放在堆中
  

  

  
  

  

• 分类
  

  

1. 虚拟机自带的加载器
2. 启动类（根）加载器boot
3. 扩展类加载器ext
4. 应用程序加载器app

• 双亲委派机制（为了安全）
  

  

  
  在上图中，是我们自己建一个lang包，而后在里面也定义了String类，接着在里面写main函数，但是程序却报错了（说是找不到main入口），这是为什么呢？
  解答：由于双亲委派机制，因为在要执行程序时，需要classLoader（String class），而要找到哪个classLoder呢？由于双亲委派机制会一直向上找关于String类，app->ext->boot，由于找到boot中有String,则执行这里面的。而假如boot没有，就层层往下找直到找到。最后的null是因为上层是用c++写的，所以无法读到。
• 类加载器的总流程

1. 类加载器收到类加载请求
2. 将这个请求向上委托给父类加载器来完成，一直向上委托，直到启动类加载器
3. 若该加载器不能加载（即没找到有这个class），则抛出异常，通知子加载器加载；否则，加载结束
4. 重复步骤3
   注意，都没找到就会报错：Class not found
   大部分class都是在app加载器上加载的
   

   

   
   图中最上面那个ExtClassLoader写错了，正确是BootstrapClassLoader

沙箱安全机制

https://blog.csdn.net/qq_30336433/article/details/83268945

native方法区

e.g., private native void hello();

1. 凡是带了native关键字的，都说明java的作用范围是达不到了，需要去调用底层c的库
2. 过程：进入本地方法栈Native Method Stack，然后调用本地方法接口（JNI，java native interface）。JNI的作用：扩展java的使用（因为java初期c、c++横行，所以java为了占据市场的策略），融合不同的语言为java所用。于是在内存区域专门开辟一块标记区域：Native Method Stack，登记native方法。在最终执行的时候，通过JNI加载本地方法库的方法。
3. 在一般不常用，但在与硬件交互的时候可能需要用，如打印机，管理系统，而在企业级应用比较少用

程序计数器

（PC寄存器）：Program Counter Register
每个线程有一个程序计数器，私有的。程序计数器是一个指针，指向方法区方法的字节码（即将要执行的指令代码），占据内存很小。

方法区

Method Area
方法区是所有线程所共享的，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。简单的说，所有定义的方法信息都在这块。
静态变量、常量、类信息（构造函数、接口）、运行时的常量池都存放在方法区。但是实例变量存放在堆内存，与方法区无关。

下图是上图对应的JVM工作过程

深入了解栈

1. 何为栈溢出StackOverFlowError
   首先，栈是怎么使用的？在程序运行时，调用的程序就是将当前要运行的方法压入栈，而运行完就是把该方法弹出。例如：main(test();)，即有个main函数，其调用test方法，在栈中是这样表示的：
   

   

   
   而若是：main(test();); test(a();); a(test());，此时就会出现：
   

   

2. 关于栈内存：

• 主管程序运行（程序正在执行的方法是在栈顶），与线程的生命周期一样
• 当线程完成后，栈也就释放掉了，所以不存在垃圾回收问题
• 栈中存放的东西：八大基本类型+对象引用+实例方法

3. 栈帧：即栈中每个方法（即每一块）的对应的具体结构
   

   

4. 栈+堆+方法区的交互关系
   

   

三种JVM

堆（重点）

1. 一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的
2. 类加载器加载类后会把什么东西放在堆中？类，方法，变量，常量~也就是引用类型的具体实例
3. 有3个区域

• 新生区（伊甸园） young/new/eden
• 养老区 old
• 永久存储区 perm
  

  

  
  注意：上图是jdk1.8以前的，而在jdk1.8后“永久存储区”改为“元空间”！

4. GC(Garbage Collection)垃圾回收
   GC主要是作用在伊甸园区和养老区
   堆的内存溢出，即OOM（OutOfMemory）。例如String a="aaaa"; while(true){a+=new random.nextInt(bound:999999);}。该内存溢出的过程：一次次地在伊甸园区满，然后到幸存区，然后到养老区...
5. 细讲三个区
   伊甸园满了->轻Minor gc->幸存区0（1）->新生区都满->重full gc->养老区->再满->OOM
   

   

   
   

   

   
   其中，元空间实际在本机内存，而不是堆中

Jpofilter工具分析OOM原因

关于GC

• 位置：堆和方法区
  伊甸园、幸存区（from,to）、老年区（主要GC位置在伊甸园）
• 类型
  轻GC（普通PC）、重GC（全局GC）
  

  

• 算法

1. 引用计数法
   每个对象安排一个计数器，记录用的次数，而后次数少的会被淘汰
   

   

   
   用的比较少，不高效
2. 复制算法（作用在新生区）
   

   

   
   幸存区from和to的概念是动态的：我们规定to的区得是空的，所以若现在to区有东西，from区没东西，那from区就变成to区；
   

   

   
   好处：不会有内存碎片，不会东一块西一块
   坏处：浪费内存空间，多了一半空的空间
   所以，该算法最佳使用场景是对象存活率较低
3. 标记清除算法
   两次扫描：第一次对存活对象标记，第二次清除未存活对象。弊端是需要两次扫描以及需要成本来标记，会产生内存碎片。好处是不需要像方法2浪费一半的幸存区，即不需要额外空间。
   

   

   
   优化：标记压缩算法
   在两次扫描的基础上，添加压缩步骤，但是又多了一次扫描成本：
   

   

   
   继续优化：多次清除（前两次）+一次压缩（最后一次）
4. GC算法总结
   

   

浅谈JMM

JMM（Java Memory Model）