JVM（上）

目录

一、JVM概述

        一、JVM作用

        二、JVM整体组成部分

二、JVM结构-类加载

        一、类加载子系统概述

        二、类加载过程

        1.加载

        2.链接

        3.初始化（类加载过程中的初始化）

        三、类加载器分类

        大致分两类：

        细致分类：

        四、双亲委派机制

        五、打破双亲委派机制

三、JVM运行时数据区

        一、运行时数据区组成概述

        二、程序计数器

        特点： 

        三、Java虚拟机栈

        1、特点：

        2、栈帧构成：

        四、本地方法栈

        1、作用：

        2、特点：

        五、Java堆内存

            1、特点：

            2、堆内存区域划分：

            3、分区原因：

            4、对象创建内存分配过程

            5、堆空间的参数设置

            6、方法区

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一、JVM概述

        一、JVM作用

        JVM负责把字节码文件（.class）加载到虚拟机中，再把字节码文件解释/编译为机器码，管理运算时数据存储，垃圾回收。现在JVM还可以执行其他语言编译后的字节码文件。

        二、JVM整体组成部分

        1.类加载器：从硬盘上加载字节码文件到JVM中。

        2.运行时数据区：按照不同的数据类型进行分区存储（方法区、堆、栈（用于放自己的方法）、本地方法栈（调用本地方法），程序计数器（用于线程切换，记录程序运行到那行））。

        3.执行引擎：将字节码再次编译/解释成机器码 。

        4.本地方法接口：调用本地操作系统方法接口。

其大致操作流程如下所示：

二、JVM结构-类加载

        一、类加载子系统概述

                从硬盘上加载字节码文件到JVM中。

        二、类加载过程

        

        1.加载

        以二进制字节流方式加载字节码。（通过类名/地址获取类的二进制字节流）

        在内存中为类生成一个class类对象，将静态存储转为运行时存储。（从硬盘到内存，用来生成class对象方法）

        2.链接

         1.验证：验证字节码格式是否正确，语法是否正确。   

         2.准备：为类的静态属性分配内存，并设初值。（但注意final static常量是在编译时设的初值）

         3.解析 ：静态文件中符号（指令符号）引用替换成内存中直接引用。（符号引用是 Class 文件的逻辑符号，直接引用指向的方法区中某一个地址）

        3.初始化（类加载过程中的初始化）

        对类变量（静态变量进行赋值）

        类被初始化的时间有：使用类中静态变量，静态方法，运用main方法，创建对象，使用反射加载一个类，初始化类的子类优先加载父类。

        注意：当只使用类中静态常量时，类不会被初始化，因为在编译阶段就初始化了，当类在加载阶段初始化完成，才说明类的整个加载过程结果。

        三、类加载器分类

        真正实施类加载的具体实现者（事务）

        大致分两类：

        1.引导类加载器

        2.其他所有类加载器

        细致分类：

1 、引导类加载器(启动类加载器 BootStrap ClassLoader)

用 C/C++语言实现,嵌套在 JVM 内部。

Java中系统提供的类，都是由启动类加载器加载.例如：String。

只存放在JAVA_HOME>\lib 目录。

2 、扩展类加载器(Extension ClassLoader)

由 java 语言实现,独立存在于虚拟机外部。

由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现.。派生于 ClassLoader 类。

jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库。

3、 应用程序类加载器(系统类加载器 Application ClassLoader)

由 java 语言实现,独立存在于虚拟机外部。

由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现.。派生于 ClassLoader 类。

加载我们自己定义的类,用于加载用户类路径(classpath)上所有的类。

4、自定义类加载器

例如：我们自己写一个类继承ClassLoader。

例如：TomCat这种容器都会有自己加载类的加载器。

        四、双亲委派机制

        当加载一个类时，先让上一级的类加载器去加载；

        直到找到引用类加载器；

        如果上级类加载器找到了，就要上级类加载器的类；

        如果上级找不到，就逐级向下委托，使用子类加载器的类；

        如果找不到报异常。

        优点：安全，避免自己编写的类替换 Java的核心类，如 java.lang.String.

        五、打破双亲委派机制

        通过自定义类加载器，重写ClassLoader类中的findClass（）；从而打破双亲委派机制。

三、JVM运行时数据区

        一、运行时数据区组成概述

        按照不同的数据类型进行分区存储，分为五部分：程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈，堆，方法区。

        二、程序计数器

        用来记录程序执行指令地址。

        特点： 

        内存小，速度快 ；

        线程私有（每个线程都有自己的程序计数器）；

        生命周期同线程一致；

        不会出现内存溢出（JVM中唯一区域）；

        不会有垃圾回收。

        三、Java虚拟机栈

        管理（Java自己写的）方法运行，调用方法入栈，运行完成出栈。

        栈是运行时单位，一个方法入栈后可以看作一个栈帧，一个栈帧表示一个方法。

        1、特点：

        栈是线程私有的，内存可能溢出，不会有垃圾回收，快速存储访问方式（仅慢于程序计数器）。

        2、栈帧构成：

        局部变量表：存储方法中定义的变量，参数；

        操作数栈：所有计算都借助操作数栈完成；

        方法返回地址：记录被调用方法位置（从哪里来，回哪里去）；

        还有动态链接和一些附加信息。

        四、本地方法栈

        1、作用：

        用于管理本地方法的调用。

        本地方法就是系统库提供方法，用native关键字修饰。例如：

       hashCode（）；getClass（）；clone（）；notify（）；notifyAll();    wait();    read0();

start0();

       2、特点：

        线程私有，可能栈溢出，不会垃圾回收。

        JVM调优：调内存大小，选择垃圾回收器。

        五、Java堆内存

        存储程序中产生对象。

            1、特点：

        线程共享，可能内存溢出，会垃圾回收（垃圾回收的重点区域是堆），是JVM 管理中最大区域，堆内存大小可调节。

           2、堆内存区域划分：

         Eden：刚创建的对象存储区。

        Survivor：存放Eden和另一个幸存者区经垃圾回收后存活下来的对象，两个幸存者区交替使用，都比较小。

        OldGen：存储生命周期长的，非常大的，经过15次回收还存活的对象。

        3、分区原因：

        可根据不同存活时间进行划分，生命周期较长的对象，放在老年区，减少垃圾回收频率和扫描次数。

        4、对象创建内存分配过程

1.新创建的对象放在Eden区，但Eden区大小有限；

2.当垃圾回收时，将Eden区存活的对象移入Survivor0中；

3.继续运行，再创建对象还是保存在Eden区。

4.下一次垃圾回收时，将Eden区存活的对象与Survivor0区中存活对象放入Survivor1中，反复交替执行；

5.当一个对象经历过15次垃圾回收次数后 仍存活，那么就将此对象移入OldGen，在对象头中4个bit位用来记录回收次数，可设置回收次数，最大值为15。

老年代：新生代 = 2：1，Eden：Survivor0：Survivor1 = 8：1：1

5、堆空间的参数设置 

JVM调优是根据程序实际运行的需要设置的参数，调整各个区间比例大小。

垃圾回收名词：

        Minor GC：针对新生代进行垃圾回收（频繁回收YoungGen）

        Major GC：针对老年代进行垃圾回收（频繁回收OldGen）

        Full GC：整堆收集 实际开发中尽量避免整堆收集。（老年代不足或方法区空间不足 时触发整堆收集）

6、方法区

        主要用于存储加载到虚拟机的类信息 。

        特点：

        方法区大小可调节，线程共享，会垃圾回收。

        方法区垃圾回收条件苛刻，要同时满足三个条件：

        1、该类的所有对象和子类对象都不存在。

        2、加载该类的加载器不存在了。

        3、该类的Class对象不被其他地方引用。

因此认为一般情况下类是不会被卸载的。