JVM是可运行java代码的假想计算机,包括一套字节码指令集,一组寄存器,一个栈,一个垃圾回收、堆和一个存储方法域。JVM是运行在操作系统之上的,它与硬件没有直接的交互。
我们都知道Java代码源文件,通过编译器能够产生相应的.Class字节码文件,而字节码文件又通过Java虚拟机中的解释器,编译成特定机器上的机器码。
① Java源文件 ——> 编译器 ——> 字节码文件
② 字节码文件 ——> JVM ——> 机器码
每种平台的解释器是不同的,但是虚拟机是相同的,这也就是java为什么能够跨平台的原因了。当一个程序从开始运行,这时虚拟机就开始实例化了,多个程序 启动就会存在多个虚拟机实例。
程序退出或者关闭,则虚拟机实例消亡,多个虚拟机实例之间数据不能共享。
什么是类的加载?
类的加载是指将类的字节码文件数据读入到内存中,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在堆区创建一个java.lang.Class对象,用来封装类在方法区内的数据结构。
类的加载的最终产品是位于堆区内中的Class对象,Class对象封装了类在方法区内的数据结构,并且向java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。
类加载器包括:
——主要有C++进行实现的。用来加载jdk安装目录下的:jre/lib下的可执行jar包。
也可以通过设置 -XbootClasspath来动态指定jar包位置。在java代码中无法获取到该对象。
String str = new String("HelloWorld");
System.out.println(str.getClass().getClassLoader());
//控制台打印null
——是java代码实现的,用来加载java安装目录下 jre/lib/ext 目录中的可执行jar包。
——是java代码实现的,用来加载用户编写的代码。我们新建一个类,获取其类加载器就是AppClassLoade
public class MyClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
String str = new String("HelloWorld");
// 打印null
System.out.println(str.getClass().getClassLoader());
// 打印sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
System.out.println(MyClassLoaderTest.class.getClassLoader());
// 打印sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4554617c
System.out.println(MyClassLoaderTest.class.getClassLoader().getParent());
// 打印null
System.out.println(MyClassLoaderTest.class.getClassLoader().getParent().getParent());
}
}
由上述代码可见: **AppClassLoader extend ExtClassLoader extend BootstrapClassLoader**
—— 用户编写类继承自 java.lang.ClassLoade
为了防止用户自定义类与jdk自带的类冲突,jdk内有双亲委派机制和沙箱机制。
上述过程中,我们认识到了类加载器之间的继承关系。当java在加载类的时候,由AppClassLoader
委派其父类ExtClassLoader
进行加载,ExtClassLoader
会再次委派其父类BootStrapClassLoader
进行加载,
如果BootStrapClassLoader
找到该类那么加载该类返回该类的Class对象,但是,如果此时BootStrapClassLoader
没有找到该类,
那么就需要ExtClassLoader
自身进行加载,如果ExtClassLoader
找到该类那么加载该类返回该类的Class对象,
但是,如果ExtClassLoader
也没有找到该类,那么就要由AppClassLoader
进行加载。
如果最后AppClassLoader
也没有找到该类,那么就会抛出 ClassNotFoundException
。
(**类加载器没有向下寻找,没有getChild只有getParent**)
**如果你自己定义了一个与jdk自带类名包名一致的类,那么java也不会去加载该类。**
JVM内存区域主要分为
**生命周期**
方法区和堆是所有线程共享的内存区域;而java栈、本地方法栈和程序计数器是运行时线程私有的内存区域。
主要存放静态变量,常量,Class类模板(接口定义,构造函数),运行时常量池。
Sun JDK监控和故障处理命令有 jps
、jstat
、jmap
、jhat
、jstack
、jinfo
常用调优工具分为两类
-Xmx
:堆内存最大限制。
新生代不宜太小,否则会有大量对象涌入老年代
`-XX:NewSize`:新生代大小
`-XX:NewRatio` 新生代和老生代占比
`-XX:SurvivorRatio`:伊甸园空间和幸存者空间的占比
年轻代用 `-XX:+UseParNewGC`
年老代用`-XX:+UseConcMarkSweepGC`
递归操作,程序没有出口会一直进行压栈操作
栈的深度不够了
逻辑上分为
物理上分为
新生区 、 养老区、 永久区
又将新生区分为了三个区
新new的对象都放在伊甸园区,存活率2%,其他对象都被垃圾回收器回收
没有被垃圾回收幸存下来的对象将会保存到幸存者区
当伊甸园区内存不足时,会进行轻量级(minor GC)垃圾回收,将幸存者from区和伊甸园区的还在用的对象移动到幸存者to区,
然后清空幸存者from区和伊甸园区,幸存者from区清空之后会交换from区和to区,保证to区始终是空的。**注意**from区向to区移动之前会判断对象的年龄,
如果大于15,直接移动到养老区。年龄计数的原理:垃圾回收器回收一次,幸存活一次加一岁。
如果养老区的内存也不够用了,就会触动重量级GC(full GC)将养老区和新生区全量级回收垃圾对象。如果FullGC之后养老区的内存还是不够用,那么会引发OOM。
如果程序一开始就new了一个比伊甸园区大的对象,伊甸园区没有足够的空间存放应该如何存放呢?此时会将对象存放到养老区,如果养老区也不够存储,那么会引发OOM。
对象优先分配在Eden区,如果Eden区没有足够的空间时,虚拟机执行一次Minor GC。
大对象直接进入老年代(大对象是指需要大量连续内存空间的对象)。这样做的目的是避免在Eden区和两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝(新生代采用复制算法收集内存)。
长期存活的对象进入老年代。虚拟机为每个对象定义了一个年龄计数器,如果对象经过了1次Minor GC那么对象会进入Survivor区,之后每经过一次Minor GC那么对象的年龄加1,知道达到阀值对象进入老年区。
动态判断对象的年龄。如果Survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代。
空间分配担保。每次进行Minor GC时,JVM会计算Survivor区移至老年区的对象的平均大小,如果这个值大于老年区的剩余值大小则进行一次Full GC,如果小于检查HandlePromotionFailure设置,如果true则只进行Monitor GC,如果false则进行Full GC。
在java8中,永久代已经移除了,被“元数据”(元空间)的区域所取代。元空间的本质和永久代类似,元空间与永久代的最大区别在于:
**元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。**因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制。
类的源数据放入本定内存中,字符串和类的静态变量放到java堆中,这样可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize控制,而由系统的实际可用空间来控制。
在java中,引用和对象是有关联的。如果要操作对象则必须用引用进行。因此,一个简单的方法就是通过引用计数来判断一个对象是否可以回收。简单来说,即一个对象如果没有任何与之关联的引用,即他们的引用计数都不为0,则说明对象不太可能再被用到,那么这个对象就是可回收对象。
为了解决引用计数法的循环引用问题,java使用了可达性分析的方法。通过一系列的“GC roots”对象作为起点搜索,如果在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径,则称该对象是不可达的。
**注意** 不可达并不等价于可回收对象,不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记过程。两次标记后仍是可回收对象,则将面临回收。
最基础的垃圾回收算法,分为两个阶段:**标记**和**清楚**。标记阶段是标记出来所有要回收的对象,清楚阶段回收被标记的对象所占的空间。
该算法的缺点:
内存碎片化严重,垃圾清理完成后,造成很多内存空间不连续。后续可能发生大对象不能找到可利用的问题。
**MajorGC使用该算法**
为了解决标记清楚算法内存碎片化的缺陷而提出的算法。按照内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块,当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去,把已使用的内存清理掉。
**MinorGC使用该算法**
缺点:
这种算法虽然实现简单,内存效率高,不易产生碎片,但是最大的问题是可以用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话,copying算法的效率也大大降低。
结合以上两个算法,为了避免缺陷而提出。标记阶段和标记清楚算法相同,**标记后不是清理对象,而是将存活对象移向内存的一端。然后清楚端边界的对象.**
分代收集算法是目前大部分JVM所采用的方法,其核心思想是根据对象村花的不同生命周期将内存划分为不同的域,一般情况下将GC堆划分为老生代和新生代。老生代的特点是每次垃圾回收只有少量对象需要被回收,新生代的特点是每次垃圾回收是都有大量垃圾需要被回收,因此可以根据不同区域采用不同的算法。
6.1. 新生代与复制算法
目前大部分的JVM的GC对于新生代都采取了copying方法,因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象,
即要复制的操作比较少,但通常并不是按照1:1来划分新生代。一般将新生代划分为一块较大的Eden空间和两个比较小的Surviror空间(FromSpace,ToSpace),每次使用Eden空间和其中的一块Surivor空间,当进行回收时,将该两块空间中还存活的对象复制到另外一块Survivor空间中。
6.2 老年代与标记复制算法
而老年代因为每次只回收少量的对象,因此采用Mark-Compact算法。
在Java中最常见的就是强引用,**把一个对象赋值给一个引用变量,这个引用变量就是一个强引用。**
当一个对象被强引用变量引用时,它处于可达状态,它是不可能被垃圾回收机制回收的,即使该对象以后永远都不会被用到,JVM也不会回收。因此强引用是造成Java内存泄漏主要原因之一。
**软引用需要使用SoftReference类来实现**,对于只有软引用的对象来说,当系统内存足够时他不会被回收,当系统内存足够用时,它不会被回收,当系统内存不足时它会被回收。软引用通常用在对内存敏感的程序中。
弱引用需要用WeakReference类来实现,它比软引用的生存期更短,对于只有弱引用的对象来说,只要垃圾回收机制一运行,不管JVM的内存空间足够,总会回收该对象占用的内存。
**虚引用需要PhantomReference类来实现,它不能单独使用,必须和引用队列联合使用。**虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。
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