1.JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)

JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)域 也叫做：JVM內(nèi)存布局。

JVM內(nèi)存布局 和 java內(nèi)存模型完全不同，JVM內(nèi)存布局由5大部分組成。

1.堆區(qū)（線程共享）：程序中所有創(chuàng)建的對象都保存在堆中。JVM最大空間。

2.棧（線程私有）：

• java虛擬機棧作用（線程私有）：Java虛擬機棧的生命周期 和 線程相同，Java虛擬機棧描述了java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個方法在執(zhí)行時 都會創(chuàng)建一個棧幀，用來儲存局部變量，方法之間的調(diào)用關(guān)系，動態(tài)鏈接，方法出口等等。
• 本地方法棧：與虛擬機棧類似，只不過是給本地方法使用的，本地方法由C++代碼編寫。

3.程序計數(shù)器（線程私有）：保存下一條要執(zhí)行的指令的地址。這里不是CPU寄存器儲存的，而是內(nèi)存空間，指令是java的字節(jié)碼。不是二進制機器語言。

4.元數(shù)據(jù)區(qū)：（以前叫方法區(qū)）保存java代碼中涉及類的相關(guān)信息。類的static屬性。

在一個java進程中，元數(shù)據(jù)區(qū) 和 堆 是只有一份的。即同一個進程中的所有線程共用一份數(shù)據(jù)。

一個java進程中有多個線程，多個線程都有自己的 程序計數(shù)器 和 棧。所以每個線程都需要保存自己的“程序計數(shù)器” 每個線程都需要記錄自己的 調(diào)用關(guān)系。

檢測一下是掌握的怎么樣，下面代碼中的變量都儲存在哪些區(qū)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：

• 局部變量：棧
• 成員變量：堆
• 靜態(tài)成員變量：元數(shù)據(jù)區(qū)（方法區(qū)）

2.JVM類加載過程

一個類的生命周期大致為下幾個過程。

編寫一個java程序 會得到一個 .java文件，在經(jīng)過javac 編譯 就會得到一個 .class文件。

想要運行java 進程，jvm就需要 讀取 .class 文件并執(zhí)行里面的指令。

• jvm讀取到 .class里面的內(nèi)容 這個就是類加載。把類 涉及的字節(jié)碼，從硬盤讀取到 內(nèi)存里。
• 加載一個 .claas文件，就會對應(yīng)創(chuàng)建一個類對象。類對象包含了.class文件里的各種信息。
• 類名字，類的屬性，類有哪些方法，繼承的父類有哪些，實現(xiàn)的接口有哪些....

具體步驟：

1.加載：把 .class 文件找到，然后打開并讀取文件的內(nèi)容。

代碼中先見到 類的名字，然后進一步找到對應(yīng)的 .class 文件（涉及一系列的目錄查找過程）

2.驗證：驗證讀到的 .class 文件的數(shù)據(jù)是否正確，是否合法。

java標準文檔中明確規(guī)定 .class 文件的格式是怎么樣的。

3.準備：分配內(nèi)存空間。

根據(jù)讀取到的內(nèi)容大小，確定出類對象需要的內(nèi)存空間，申請這樣大小的空間，并把這個空間全部初始化為0.

4.解析：主要針對類中的字符串常量進行處理

java虛擬機 將字符串常量池中的 符號引用 替換為直接引用的過程，也就是初始化常量。

符號引用 其實就是指（字符串常量已經(jīng)在 .class文件中）文件中 符號的位置，就是偏移量。

直接引用 就是直接保存變量的地址。

5.初始化：針對 類對象 做最終的初始化操作，執(zhí)行靜態(tài)成員賦值語句。

3.雙清委派模型

操作： 輸入一個 類的全限定名（類似于java.lang.String),的到對應(yīng)的 .class 文件。

屬于 jvm加載類中的第一個機制：加載

• Bootstrap ClassLoader(加載 標準庫中的類）
• ExtensionClassLoader(加載 擴展庫的類）
• ApplicationClassLoader(負責加載第三方庫的類）

為什么會是這個流程？

核心目的是 方式用戶自己寫的類把 標準庫 或者 擴展庫給覆蓋掉。

保證 標準庫的類是第一位，擴展庫的類的是第二位。最后是第三方庫的類。

防止程序員 不小心創(chuàng)建一個 和 系統(tǒng)中已有的類重名的類。導致加載的時候覆蓋掉了系統(tǒng)的類。

4.垃圾回收機制（GC）

GC 主要存在哪里呢？

棧 和 程序計數(shù)器 主要都是跟隨線程的結(jié)束而結(jié)束。

元數(shù)據(jù)區(qū)：類對象涉及到的類加載，一個程序里面嗎要加載得類都是有上限的，不會出現(xiàn)無限增長的情況。

所以 堆是GC得主要戰(zhàn)區(qū)。

垃圾回收，回收內(nèi)存 都是一對象為維度進行回收的。

GC回收的流程：

• 1.找出誰是垃圾        
• 2.釋放垃圾的內(nèi)存空間

找出誰是垃圾方案一：引用計數(shù)

給每個對象分配一個計數(shù)器，衡量有多少個引用指向。

• 每增加一個引用，計數(shù)器+1
• 每減少一個引用，計數(shù)器-1，如果計數(shù)器為0，此對象就垃圾了需要回收。

此時 對象中的計數(shù)器為0，就視為垃圾，需要回收。

上述方案存在兩個問題：

1.消耗額外空間去 儲存計數(shù)器

假設(shè)Tets類，只有一個int（4字節(jié)）成員，那么就要花2個字節(jié)儲存計數(shù)器，內(nèi)存多用了 50%

2.引用計數(shù)可能會導致“循環(huán)引用”，使得上述判定出錯。

這種情況就是最后 這倆對象計數(shù)器都不是0，都不能被釋放。

找出誰是垃圾：方案二，可達性分析

用時間換取空間。

JVM中專門搞了一波周期性的線程，掃面代碼中的所有對象，判定某個對象是否“可達”。

對應(yīng)的，不可達的就是垃圾。

• JVM中有所有對象的總名單，按照名單點名，如果沒有到的 ，就是垃圾。
• JVM中有很多的root根，從這個root開始可以把所有的對象都遍歷到。遍歷不到但是名單上存在就是垃圾。

釋放垃圾的內(nèi)存空間

1.標記-清除法

如果直接對內(nèi)存空間進行標記清楚，就有可能導致碎片化的空間無法充分利用。

這樣剩下的三個空間就不容易利用了，碎片化的空間不能進行申請連續(xù)的空間。

2.復(fù)制算法

將被回收后的空間的一分為二，把不是垃圾的對象拷貝到另一側(cè)。確?；厥蘸蟮玫竭B續(xù)的空間

這個算法缺點很明顯：

1.內(nèi)存空間利用率低

2.如果存活下來的對象比較多，復(fù)制成本也很大。

3.標記-整理

與標記-清楚類似，但是不一樣的是后續(xù)并不是直接回收對象，而是讓所有的存活對象都向前移動，最后直接清理掉邊界標記的就可以了。

4.jvm中真正的解決方案。

判斷垃圾：jvm依據(jù)對象的年齡對 對象進行區(qū)域劃分

如果獲得年齡，使用可達性分析 對對象進行掃描，每次描掃后對象的年齡就+1

1.伊甸區(qū)比較大，讓新創(chuàng)建的對象存放，大多數(shù)新創(chuàng)建的對象都活不過第一輪GC，留下來的對象拷貝到幸存區(qū)。

2.幸存區(qū)，是兩個相按照復(fù)制算法將存活久對象復(fù)制到幸存區(qū)，反復(fù)多次。幸存區(qū)里也會為了保留完整空間進行左右多次復(fù)制。

3.一個對象在幸存區(qū)多次被拷貝，年齡不斷增長，就要拷貝到老年代了。

4.根據(jù)經(jīng)驗規(guī)律，老年代的對象生命周期都比較長，即便如此也是要進行可達性分析的。

但是老年代的GC頻率較低。老年代也需要通過標記整理。

回收垃圾方式：分代回收

分代回收時JVM的GC基本思想方法。

jvm還提供許多“垃圾回收器”對上述的分代回收 作進一步的擴充和具體實現(xiàn)。

CMS涉及理念，把整個GC過程拆分成多個階段，能和業(yè)務(wù)線程并發(fā)運行的。就盡量并發(fā)減少STW時間。

G1把整個內(nèi)存分成很多快，不同的顏色表示這個一塊區(qū)域是哪一塊（新生代，老年代，幸存區(qū)...)

進行GC時不要求一周期就把多個內(nèi)存都回收，只要回收一部分就好。限制一輪GC的工作量，目的是使STW控制在一定范圍，降低STW的影響。

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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