JVM内存回收机制

目录

1.JVM运行时数据区

2.JVM类加载过程

3.双清委派模型

4.垃圾回收机制（GC）

找出谁是垃圾方案一：引用计数

找出谁是垃圾：方案二，可达性分析

释放垃圾的内存空间

判断垃圾：jvm依据对象的年龄对 对象进行区域划分。

回收垃圾方式：分代回收

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1.JVM运行时数据区

JVM运行时数据区域 也叫做：JVM内存布局。

JVM内存布局 和 java内存模型完全不同，JVM内存布局由5大部分组成。

1.堆区（线程共享）：程序中所有创建的对象都保存在堆中。JVM最大空间。

2.栈（线程私有）：

        1>.java虚拟机栈作用（线程私有）：Java虚拟机栈的生命周期 和 线程相同，Java虚拟机栈描述了java方法执行的内存模型：每个方法在执行时 都会创建一个栈帧，用来储存局部变量，方法之间的调用关系，动态链接，方法出口等等。

        2>.本地方法栈：与虚拟机栈类似，只不过是给本地方法使用的，本地方法由C++代码编写。

3.程序计数器（线程私有）：保存下一条要执行的指令的地址。这里不是CPU寄存器储存的，而是内存空间，指令是java的字节码。不是二进制机器语言。

4.元数据区：（以前叫方法区）保存java代码中涉及类的相关信息。类的static属性。

在一个java进程中，元数据区 和 堆 是只有一份的。即同一个进程中的所有线程共用一份数据。

一个java进程中有多个线程，多个线程都有自己的 程序计数器 和 栈。所以每个线程都需要保存自己的“程序计数器” 每个线程都需要记录自己的 调用关系。

检测一下是掌握的怎么样，下面代码中的变量都储存在哪些区域？

public class test4 {static class  Test{private int a;private Test b = new Test();private static int c;private static Test d = new Test();}public static void main(String[] args) {int e = 10;Test f = new Test();}
}

一般地：

局部变量：栈

成员变量：堆

静态成员变量：元数据区（方法区）

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2.JVM类加载过程

一个类的生命周期大致为下几个过程。

编写一个java程序 会得到一个 .java文件，在经过javac 编译 就会得到一个 .class文件。

想要运行java 进程，jvm就需要 读取 .class 文件并执行里面的指令。

jvm读取到 .class里面的内容 这个就是类加载。把类 涉及的字节码，从硬盘读取到 内存里。

 加载一个 .claas文件，就会对应创建一个类对象。类对象包含了.class

文件里的各种信息。

类名字，类的属性，类有哪些方法，继承的父类有哪些，实现的接口有哪些....

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具体步骤：

1.加载：把 .class 文件找到，然后打开并读取文件的内容。

代码中先见到 类的名字，然后进一步找到对应的 .class 文件（涉及一系列的目录查找过程）

2.验证：验证读到的 .class 文件的数据是否正确，是否合法。

java标准文档中明确规定 .class 文件的格式是怎么样的。

3.准备：分配内存空间。

根据读取到的内容大小，确定出类对象需要的内存空间，申请这样大小的空间，并把这个空间全部初始化为0.

4.解析：主要针对类中的字符串常量进行处理

java虚拟机 将字符串常量池中的 符号引用 替换为直接引用的过程，也就是初始化常量。

符号引用 其实就是指（字符串常量已经在 .class文件中）文件中 符号的位置，就是偏移量。

直接引用 就是直接保存变量的地址。

5.初始化：针对 类对象 做最终的初始化操作，执行静态成员赋值语句。

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3.双清委派模型

操作： 输入一个 类的全限定名（类似于java.lang.String),的到对应的 .class 文件。

属于 jvm加载类中的第一个机制：加载

Bootstrap ClassLoader(加载 标准库中的类）

ExtensionClassLoader(加载 扩展库的类）

ApplicationClassLoader(负责加载第三方库的类）

 

为什么会是这个流程？

核心目的是 方式用户自己写的类把 标准库 或者 扩展库给覆盖掉。

保证 标准库的类是第一位，扩展库的类的是第二位。最后是第三方库的类。

防止程序员 不小心创建一个 和 系统中已有的类重名的类。导致加载的时候覆盖掉了系统的类。

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4.垃圾回收机制（GC）

GC 主要存在哪里呢？

栈 和 程序计数器 主要都是跟随线程的结束而结束。

元数据区：类对象涉及到的类加载，一个程序里面吗要加载得类都是有上限的，不会出现无限增长的情况。

所以 堆是GC得主要战区。

垃圾回收，回收内存 都是一对象为维度进行回收的。

GC回收的流程：1.找出谁是垃圾         2.释放垃圾的内存空间

找出谁是垃圾方案一：引用计数

给每个对象分配一个计数器，衡量有多少个引用指向。

每增加一个引用，计数器+1

每减少一个引用，计数器-1，如果计数器为0，此对象就垃圾了需要回收。

此时 对象中的计数器为0，就视为垃圾，需要回收。

上述方案存在两个问题：

1.消耗额外空间去 储存计数器

假设Tets类，只有一个int（4字节）成员，那么就要花2个字节储存计数器，内存多用了 50%

2.引用计数可能会导致“循环引用”，使得上述判定出错。

这种情况就是最后 这俩对象计数器都不是0，都不能被释放。

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找出谁是垃圾：方案二，可达性分析

用时间换取空间。

JVM中专门搞了一波周期性的线程，扫面代码中的所有对象，判定某个对象是否“可达”。

对应的，不可达的就是垃圾。

JVM中有所有对象的总名单，按照名单点名，如果没有到的 ，就是垃圾。

JVM中有很多的root根，从这个root开始可以把所有的对象都遍历到。遍历不到但是名单上存在就是垃圾。

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释放垃圾的内存空间

1.标记-清除法

如果直接对内存空间进行标记清楚，就有可能导致碎片化的空间无法充分利用。

这样剩下的三个空间就不容易利用了，碎片化的空间不能进行申请连续的空间。

2.复制算法

将被回收后的空间的一分为二，把不是垃圾的对象拷贝到另一侧。确保回收后得到连续的空间

这个算法缺点很明显：

1.内存空间利用率低

2.如果存活下来的对象比较多，复制成本也很大。

3.标记-整理

与标记-清楚类似，但是不一样的是后续并不是直接回收对象，而是让所有的存活对象都向前移动，最后直接清理掉边界标记的就可以了。

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4.jvm中真正的解决方案。

判断垃圾：jvm依据对象的年龄对 对象进行区域划分。

如果获得年龄，使用可达性分析 对对象进行扫描，每次描扫后对象的年龄就+1

1.伊甸区比较大，让新创建的对象存放，大多数新创建的对象都活不过第一轮GC，留下来的对象拷贝到幸存区。

2.幸存区，是两个相按照复制算法将存活久对象复制到幸存区，反复多次。幸存区里也会为了保留完整空间进行左右多次复制。

3.一个对象在幸存区多次被拷贝，年龄不断增长，就要拷贝到老年代了。

4.根据经验规律，老年代的对象生命周期都比较长，即便如此也是要进行可达性分析的。

但是老年代的GC频率较低。老年代也需要通过标记整理。

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回收垃圾方式：分代回收

分代回收时JVM的GC基本思想方法。

jvm还提供许多“垃圾回收器”对上述的分代回收 作进一步的扩充和具体实现。

CMS涉及理念，把整个GC过程拆分成多个阶段，能和业务线程并发运行的。就尽量并发减少STW时间。

G1把整个内存分成很多快，不同的颜色表示这个一块区域是哪一块（新生代，老年代，幸存区...)

进行GC时不要求一周期就把多个内存都回收，只要回收一部分就好。限制一轮GC的工作量，目的是使STW控制在一定范围，降低STW的影响。