JVM復(fù)習(xí)提綱

jvm組成

借用Java虛擬機(jī)(JVM)面試題的圖來看jvm

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作用：編譯器把java代碼變成字節(jié)碼，類加載器去加載字節(jié)碼到內(nèi)存中，即到運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域的方法區(qū)中，然后字節(jié)碼通過執(zhí)行引擎變成底層的指令集，指令集交給cpu的過程中要調(diào)用到本地接口來實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的功能。

jvm內(nèi)存區(qū)域

java虛擬機(jī)再執(zhí)行java程序的時(shí)候會把他管理的內(nèi)存劃分成不同的區(qū)域，有線程私有的，有線程共享的。這里借用公眾號JavaGuide的圖片

jdk1.8以前

jdk1.8版本

可以看到虛擬機(jī)棧，本地方法棧，程序計(jì)數(shù)器是線程私有的。堆，方法區(qū)，直接內(nèi)存是線程共享。下面一個(gè)個(gè)介紹

程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器占一塊較小內(nèi)存，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)通過改變程序計(jì)數(shù)器的值來選取下一條要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，同時(shí)每個(gè)線程有自己的程序計(jì)數(shù)器，意味著線程之間互不影響，切換線程后可以恢復(fù)到上次運(yùn)行的位置。
程序計(jì)數(shù)器是唯一一個(gè)不會出現(xiàn)OOM的內(nèi)存區(qū)域，因?yàn)樗纳芷陔S著線程創(chuàng)建而創(chuàng)建，結(jié)束而死亡。

虛擬機(jī)棧

虛擬機(jī)棧是線程私有的，生命周期和線程相同。描述的java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每次方法調(diào)用的數(shù)據(jù)都是通過棧來傳遞。
java內(nèi)存大概分為棧內(nèi)存和堆內(nèi)存，棧指的是虛擬機(jī)棧中的局部變量表，主要存放編譯器可知的各種數(shù)據(jù)類型以及對象引用。
java虛擬機(jī)棧會出現(xiàn)兩種錯(cuò)誤StackOverFlowError與OutOfMemoryError。

本地方法棧

基本與虛擬機(jī)棧類似，虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行java方法，本地方法棧為虛擬機(jī)使用的native方法服務(wù)。

堆

堆是虛擬機(jī)中占內(nèi)存最大的一塊，負(fù)責(zé)存放對象實(shí)例，幾乎所有對象實(shí)例和數(shù)組都在這分配內(nèi)存。如果某些方法中的對象引用沒有被返回或者未被外面使用，就會分配內(nèi)存在棧上。
java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，由于現(xiàn)在都采用分代垃圾收集算法，所以堆細(xì)分成新生代，老年代。

jdk7之前

可以看到j(luò)vm分為堆內(nèi)存和非堆內(nèi)存，非堆內(nèi)存就是永久代，又稱方法區(qū)。堆內(nèi)存存放的是對象，同時(shí)垃圾收集器就是判斷處理這些對象的。非堆內(nèi)存存放的是永久代，放的是程序運(yùn)行時(shí)長期存在的對象，如類的方法，常量。
JDK8的時(shí)候廢除了永久代，然后在直接內(nèi)存里面弄了個(gè)元空間，都是方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)。

方法區(qū)

方法區(qū)是各線程共享的一個(gè)區(qū)域，存儲類的常量，靜態(tài)變量等。方法區(qū)與永久代的關(guān)系引用文獻(xiàn)

《Java 虛擬機(jī)規(guī)范》只是規(guī)定了有?法區(qū)這么個(gè)概念和它的作?，并沒有規(guī)定如何去實(shí)現(xiàn)它。那么，在不同的 JVM 上?法區(qū)的實(shí)現(xiàn)肯定是不同的了。 ?法區(qū)和永久代的關(guān)系很像Java 中接?和類的關(guān)系，類實(shí)現(xiàn)了接?，?永久代就是 HotSpot 虛擬機(jī)對虛擬機(jī)規(guī)范中?法區(qū)的?種實(shí)現(xiàn)?式。 也就是說，永久代是 HotSpot 的概念，?法區(qū)是 Java 虛擬機(jī)規(guī)范中的定義，是?種規(guī)范，?永久代是?種實(shí)現(xiàn)，?個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)?個(gè)是實(shí)現(xiàn)，其他的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)并沒有永久代這?說法。

為什么要用元空間來代替永久代，永久代有jvm設(shè)置的固定大小，不能調(diào)整，所以經(jīng)常發(fā)生空間溢出的錯(cuò)誤，而元空間用的是直接內(nèi)存，就是你機(jī)器可用內(nèi)存的限制，出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率比較小。

運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池在方法區(qū)里面，一開始運(yùn)行時(shí)常量池邏輯包括字符串常量池在永久代里面，jdk7后就把字符串常量池移到了堆中，運(yùn)行池常量池則還在方法區(qū)，不過方法區(qū)從永久代變成了元空間。

堆和棧的區(qū)別

• 棧是線程之間私有的，堆是所有線程共享的。
• 棧的存取速度比堆快，

java類加載的過程

分為三個(gè)步驟，加載，連接，初始化。其中連接可以分為驗(yàn)證，準(zhǔn)備，解析。
加載：將class文件加載進(jìn)內(nèi)存，并創(chuàng)建一個(gè)class對象。類的加載有類加載器來完成。
驗(yàn)證：確保加載類的信息符合規(guī)范，無安全問題。
準(zhǔn)備：為類的靜態(tài)Field分配內(nèi)存，設(shè)置初始值（不是代碼設(shè)置的初始值，是java虛擬機(jī)的默認(rèn)初始值）
解析：將類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的符號引用替換成直接引用
初始化：對類的變量初始化，對static修飾的變量或者代碼塊進(jìn)行初始化。

類加載器有 啟動類加載器，擴(kuò)展類加載器，系統(tǒng)類加載器，用戶自定義類加載器

類加載的機(jī)制

雙親委托機(jī)制：首先，每個(gè)加載器都有對應(yīng)的父加載器，除了啟動類加載器。
類加載器收到加載的請求，不會自己立馬加載，而是去把請求轉(zhuǎn)給父類，如果父類還有父類，就繼續(xù)轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)到啟動類加載器（即沒有父類了），判斷啟動類加載器有沒有加載過，有就加載成功，不能就回退給啟動類加載器的子類，嘗試是否被加載過，不能就繼續(xù)回退，一直到第一個(gè)類加載器自己加載為止。
優(yōu)點(diǎn)：防止重復(fù)加載一個(gè)類，保證數(shù)據(jù)安全。

java對象的創(chuàng)建過程

分為類加載檢查，分配內(nèi)存，把內(nèi)存區(qū)域初始化零值，設(shè)置對象頭，執(zhí)行init方法。

類加載檢查：檢查new后面的參數(shù)是否能在常量池中定位到這個(gè)類的符號引用，檢查是否被加載過，沒有就按步驟去加載類。
分配內(nèi)存：為新的對象分配內(nèi)存，內(nèi)存大小在第一步就已經(jīng)知道了。分配方式有“指針碰撞”和“空閑列表”兩種。
初始化零值：虛擬機(jī)將分配到的內(nèi)存都初始化為零值。（注意：不包括對象頭）
設(shè)置對象頭：把一些必要信息存放到對象頭中。
執(zhí)行init方法：執(zhí)行完new之后，已經(jīng)生成了一個(gè)可用的對象了，然后要按照程序員的意愿執(zhí)行init方法，就是把它設(shè)置成任意值這種，人為的初始化。

對象的訪問方式

訪問方式由虛擬機(jī)來實(shí)現(xiàn)，一般由兩種，句柄訪問，直接指針。

內(nèi)存分配

堆內(nèi)存分為新生代，老年代。新生代又分為eden區(qū)，survivor from（s0），survivor to（s1），eden區(qū)域最大。一般對象會在eden區(qū)分配，當(dāng)eden沒有足夠空間去分配，就發(fā)起一次Minor GC（新生代垃圾收集）。大對象（需要大量連續(xù)內(nèi)存空間）直接進(jìn)入老年代，長期存活的對象進(jìn)入老年代。每個(gè)對象都有一個(gè)age計(jì)數(shù)器，對象在survivor區(qū)每經(jīng)過一次Minor GC就增加一歲，如果到了默認(rèn)值（一般15），就會變成老年代。

判斷對象死亡的兩種方法

堆進(jìn)行回收要判斷對象是否已經(jīng)死亡（不再被任何途徑使用的對象）。
引用計(jì)數(shù)法：每個(gè)對象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，有被引用就+1，失效就-1。如果計(jì)數(shù)器為0就是不可能再被使用的了。
可達(dá)性分析算法：把名字是GC Roots的對象作為起點(diǎn)，通過這些起點(diǎn)開始往下搜索，節(jié)點(diǎn)走過的路徑就是引用鏈，如果一個(gè)對象到GC Roots沒有任何引用鏈，就代表對象不可用了，可以被回收了
圖片出自JavaGuide的復(fù)習(xí)資料

可達(dá)性分析

垃圾收集算法

• 標(biāo)記-清理算法
  先標(biāo)記出所有不需要回收的對象，然后把沒有標(biāo)記的對象都給回收了。有效率問題和回收后存在大量不連續(xù)的碎片問題。
• 復(fù)制算法
  先把內(nèi)存分為兩塊相同大小的內(nèi)存塊，每次使用都只在一個(gè)上面使用，當(dāng)這塊內(nèi)存使用完后，回收掉不需要的對象，然后把剩下的對象復(fù)制到另一個(gè)內(nèi)存上面，再把這個(gè)內(nèi)存塊全部清理掉，下次再使用。
• 標(biāo)記-整理算法
  先進(jìn)行標(biāo)記不需要回收的對象，然后把所有對象移動到另一端，然后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存。
• 分代收集算法
  根據(jù)存活周期分為不同代的對象，如新生代，老年代一樣。根據(jù)每個(gè)年代的特點(diǎn)執(zhí)行相對應(yīng)的算法。如新生代使用復(fù)制算法，老年代使用標(biāo)記清理，標(biāo)記-整理算法。這樣子就可以提高gc的效率。

四個(gè)引用

引用計(jì)數(shù)法和可達(dá)性分析算法都是判斷對象是否被引用。引用又可以分為強(qiáng)引用，軟引用，弱引用，虛引用。
強(qiáng)引用：大部分引用都是強(qiáng)引用，垃圾回收器決定不會回收強(qiáng)引用，即使拋出OOM錯(cuò)誤，終止程序都不會隨意回收強(qiáng)引用對象?？赡軙?dǎo)致內(nèi)存泄露。
在安卓中一般就是new一個(gè)對象就是強(qiáng)引用了。
軟引用：軟引用如果內(nèi)存足夠就不管他，如果內(nèi)存不足了，就會開始回收他。只要沒被回收就可以使用。
從網(wǎng)絡(luò)上獲取照片并顯示時(shí)，用軟引用緩存下來。下次再去網(wǎng)絡(luò)上獲取的時(shí)候就可以先判斷該圖片有沒有被緩存，有的話就顯示。
弱引用：如果垃圾回收器發(fā)現(xiàn)了弱引用的對象，不管內(nèi)存是否充足，都會進(jìn)行回收。但是垃圾回收機(jī)制優(yōu)先級低，所以一般不會立馬回收掉。
安卓中也可以緩存一些數(shù)據(jù)，防止內(nèi)存泄露。
虛引用：如果一個(gè)對象有虛引用，和沒有引用一樣。任何時(shí)候都可能被回收。虛引用主要用于跟蹤對象被垃圾回收的活動。