jvm

时间：2024-02-01 20:01:24

jvm体系结构

黄色：所有线程共享、占用空间较大，存在垃圾回收

灰色：各个线程独享数据区域、占用空间较小，不存在垃圾回收

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类装载器ClassLoader

是什么

负责加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标示，将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些内容转换成方法区中的运行时数据结构并且ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则有Execution Engine决定。

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类装载器类型

虚拟机自带的加载器

  • 启动类加载器（Bootstrap）C++
  • 扩展类加载器（Extension）Java
  • 应用程序类加载器（AppClassLoader），Java也叫系统类加载器，加载当前应用的classpath的所有类

用户自定义加载器

  • Java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式

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演示一

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双亲委派

双亲委派模型的式作过程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完全这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

沙箱安全

沙箱机制是由基于双亲委派机制上 采取的一种JVM的自我保护机制,假设你要写一个java.lang.String的类,由于双亲委派机制的原理,此请求会先交给Bootstrap试图进行加载,但是Bootstrap在加载类时首先通过包和类名查找rt.jar中有没有该类,有则优先加载rt.jar包中的类,因此就保证了java的运行机制不会被破坏

演示二

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本地接口

　本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合C/C++程序，Java诞生的时候是C/C++横行的时候，要想立足，必须有调用C/C++程序，于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码，它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载native libraties。

　　目前该方法使用的越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机或着Java系统管理生产设备，在企业级应用中已经比较少见。应为现在的异构领域间的哦通信很发达，比如可以使用Socket通信，也可以使用Web Service等等，不多做介绍。

本地方法栈

　它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载本地方法库。

演示三

线程的start方法调用了start0方法就是一个本地方法，只有声明没有实现

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程序计数器

类似排班值日表

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方法区

  • 所有线程共享，存在垃圾回收
  • 存类模板信息（Car Class）
  • 方法区是一种规范
    • Java7是永久代
    • Java8是元空间
  • 实例变量存在堆内存中，和方法区无关

Java栈

栈管运行，堆管存储

队列（FIFO）先进先出

栈（FILO）先进后出

Java栈保存：8种基本数据类型、对象的引用变量、实例方法

Java中层面main方法是程序的入口，main方法会被保存到Java栈中，Java栈中层面叫做栈帧

演示四

方法递归调用，栈溢出

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栈、堆、方法区的交互关系

创建对象的过程Object obj = new Object()，obj存储在Java栈中，实例对象数据存储在堆中，实例对象数据是由类模板创建出来的，类模板存储在方法区中

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堆

堆结构

逻辑上分

  • 新生代
    • 伊甸区
    • 幸存0区
    • 幸存1区
  • 老年代
  • 永久代（Java7）、元空间（Java8），方法区是一种规范，永久代或者是元空间是方法区的不同落地实现

对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为“永久代(Parmanent Gen)” ，但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代来实现方法区而已，永久代是方法区(相当于是一个接口interface)的一个实现，jdk1.7的版本中，已经将原本放在永久代的字符串常量池移走。

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物理上则排除了永久代或者是元空间

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证明堆结构

package com.zbiti.jvm;

public class HeapStructureDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //返回 Java 虚拟机试图使用的最大内存量。
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
        //返回 Java 虚拟机中的内存总量。
        long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
        System.out.println("MAX_MEMORY = " + maxMemory + "（字节）、" + (maxMemory / (double) 1024 / 1024) + "MB");
        System.out.println("TOTAL_MEMORY = " + totalMemory + "（字节）、" + (totalMemory / (double) 1024 / 1024) + "MB");
    }
}

添加VM options :-XX:+PrintGCDetails

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控制台输出

可以看到输出了堆结构：新生代PSYoungGen、老年代ParOldGen、元空间Metaspace，那如何知道物理上堆结构只包含新生代和老年代呢

新生代加上老年代的和38400K+87552K=125952K

堆内存的默认初始化大小128974848字节，128974848/1024=125952K，因此可知物理上堆结构只包含新生代和老年代

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堆内存调优

Java7

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Java8

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参数 说明
-Xms 设置初始分配大小，默认为物理内存的1/64
-Xmx 最大分配内存，默认为物理内存的1/4
-XX:+PrintGCDetails 输出详细的GC处理日志

修改堆参数，模拟堆溢出

-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails，设置堆初始值和最大值一样，避免峰值的低、高抖动

package com.zbiti.jvm;

import java.util.Random;

public class HeapSpaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "com.zbiti.com";
        while(true){
            str+=str+new Random().nextInt(88888888)+new Random().nextInt(999999999);
        }
    }
}

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控制台

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

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4大垃圾回收算法

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JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个内存区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。因此GC按照回收的区域又分了两种类型，一种是普通GC（minor GC），一种是全局GC（major GC or Full GC）

  • 普通GC（minor GC）：只针对新生代区域的GC,指发生在新生代的垃圾收集动作，因为大多数Java对象存活率都不高，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
  • 全局GC（major GC or Full GC）：指发生在老年代的垃圾收集动作，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但并不是绝对的）。Major GC的速度一般要比Minor GC慢上10倍以上

引用计数法

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复制算法(Copying)

使用在新生代

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绿色：空闲的堆内存空间（新生代）

红色：可回收的垃圾对象

黄色：对象已经占用的堆内存空间

蓝色：堆内存空间（老年代）

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标记清除(Mark-Sweep)

使用在老年代

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标记压缩(Mark-Compact)

使用在老年代，比标记清除多一步压缩

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