JVM的深入理解

1、JVM（Java虚拟机）：我们java编译时候，下通过把avac把.java文件转换成.class文件（字节码文件），之后我们通过jvm把字节码文件转换成对应的cpu能识别的机器指令（翻译官角色），我们发布一个Java程序，我们只需要发布.class文件即可，不同平台上的jvm是有差异的，对java提供的内容是一致的，但是对不同的操作系统来说是可能不一致的

一、JVM中的内存区域划分

1、jvm其实也是一个进程（任务管理器中看到的java进程），进程运行过程中要从操作系统这里申请一些资源（内存就是其中典型的资源），JVM从系统中申请了一大块内存，这一大块内存给Java程序使用的时候，又根据实际的使用用途划分出不同的空间

（1）堆：代码中new出来的对象，都是在堆里，对象中持有的非静态成员变量，也就是在堆里

（2）栈：本地方法栈（jvm内部的调用关系和局部变量）/虚拟机栈（java代码的调用关系和局部变量）包含了方法的调用关系和局部变量（一般不会关注本地方法栈，默认只得是虚拟机栈）此处中的堆和栈和数据结构中的堆和栈是不一样的

（3）程序计数器：这个区域比较小的空间，专门用来存储下一条要执行的java指令地址

（4）元数据区（以前叫方法区）：往往只的是一些辅助性质的，描述性质的属性（例如：文件大小，文件的位置等，这些信息成为元数据）最主要的是保存类的信息，方法的信息，一个程序有哪些类，每个类里有哪些方法，每个方法里面要包含哪些指令，我们写的Java代码if，while，for各种逻辑运算都会被转换成字节码，最后将这些字节码存储到元数据区中，接下来就会按照上述元数据区里记录的字节码依次执行了，带有static变量的就是在类对象中，就存储在元数据区中

（5）堆只有一份，元数据区只有一份，栈和程序计数器可能由N份（每个线程都有自己的栈和程序计数器）

2、JVM的类加载机制

1、类加载指的是Java进程运行的时候，需要把.class文件从硬盘读到内存，并进行一系列的校验和解析的过程（从.class文件到类对象，从硬盘到内存）类加载分5步

（1）加载：把硬盘上的.class文件找到打开文件，读取到文件内容（认为读到的是二进制数据）

（2）验证：确保读到的文件内容是合法的.class文件（字节码文件）格式

（3）准备：给类对象申请内存空间（空间内什么都没有，是默认值全是零）

（4）解析：主要是针对类中的字符串常量进行处理，字符引用转换成直接引用：比如要存储字符串s=“hello”

因为文件中不存在地址这样的概念，地址是内存的地址但是我们这里是硬盘，所以我们需要用偏移量（这就叫符号引用）来找到文件中的hello，之后我们转换到内存上是此时就有地址（直接引用）了就不需要再用偏移量了

（5）初始化：针对类对象完成后续的初始化（还需要执行讲台代码的逻辑，还可能出发父类的加载）

3、双亲委派模型（描述了如何查找.class文件的策略）

1、JVM中进行类加载操作，是有一个专门的模块，称为“类加载器”，类加载器的作用，给他一个全限定类名，java.lang.String给定全限定类名之后找到对应的.class文件，下面是三类加载器，实际上类加载器只是一个父亲，也可以叫单亲

如果最后ApplicationClassLoader没有找到，因为ApplicationClassLoader没有孩子最后就会抛出ClassNotFoundException异常

（1）这样的操作也避免了我们自己写了类与标准类名重复，导致标准库类的功能失效

（2）我们也可以自己写类加载器，此时就不会涉及到双亲委派了

4、垃圾回收机制（GC）（避免内存泄漏问题）

（1）垃圾回收中有一个很重要的问题：STW问题，出发垃圾回收的时候，很可能会是当前程序和其他业务暂停，JAVA现在已经可以把STW的时间控制在1ms之内，影响就很小了

（2）垃圾回收是回收内存，程序计数器和栈不需要GC他们可以自行释放内存，元数据区一般不需要GC一般涉及到类加载，很少涉及到类卸载，堆是主要的GC区域（主要的就是回收对象）

4.1、垃圾回收我们要分两部展开：

（1）识别出垃圾（1.1-1.4）

（2）把标记为垃圾的对象的内存空间进行释放（2.1-）

识别出垃圾：

（1.1）在Java中，适用对象都需要通过引用的方式来使用（匿名对象是例外）

如果一个对象没有任何引用指向他，就是为无法被代码使用，就可以作为垃圾了

简单情况：

（1.2）

当我们局部变量t执行完，也就没有引用指向new Test（）了此时new Test（）就被认定成垃圾了

较复杂的情况（1.3）（1.4）：

（1.3）引用计数：这种思想方法，并没有在JVM中使用，但是他的思想我们需要了解（给对象安排一个额外的空间，空间里要保存当前这个对象有多少个引用）

垃圾回收的时候，如果发现他的引用计数器为0了就定义为垃圾

引用计数器存在两个关键问题：

1）消耗额外的内存空间

2）引用计数可能产生循环引用问题，此时引用计数就无法工作了，这个问题就是可能会两个对象在内部分别对对方进行引用，导致计数器一直不为零

（1.4）可达性分析：本质上使用时间换空间，相比于引用计数，需要消耗额外的时间，是可控的，不会长生循环引用的问题，例如二叉树那样遍历访问，访问不到的就是垃圾

（2.1）把标记为垃圾的对象进行内存空间的释放

（2.2）标记-清除

（2.3）复制算法

将左边不是垃圾的对象复制到内存的另一边（内存碎片问题没了，但是使用的空间小了，而且如果数据很多复制两会很大，会增加很多开销）

（2.4）标记-整理，也能解决内存碎片问题

将后面的元素往前移将释放的垃圾覆盖掉，能解决内存碎片问题，但是移动复制成本依然很大

（2.5）分代回收（取长补短，非常好的回收方式，现在应用的 ）

引入对象的年龄，JVM中有专门负责周期想扫面的线程，一个对象扫描一次，能扫描到就不是垃圾，年龄加1，不能扫描到就直接释放掉

第一轮扫描在伊甸区会有很多对象被消灭掉，剩下的线程年龄加1，转移到生存区，第二轮扫描伊甸区和上一轮一样，生存区左边扫描去掉大部分剩下的年龄加1转移到生存区的右边，如果经过若干轮的对象仍然健在，之后我们就转移到老年区，老年区不是不扫描，老年区的扫描频率会降低很多，如果扫描到为引用的对象直接也消灭掉掉