JVM復(fù)習(xí)提綱

jvm組成

借用Java虛擬機(JVM)面試題的圖來看jvm

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作用：編譯器把java代碼變成字節(jié)碼何什，類加載器去加載字節(jié)碼到內(nèi)存中组哩，即到運行時數(shù)據(jù)區(qū)域的方法區(qū)中，然后字節(jié)碼通過執(zhí)行引擎變成底層的指令集处渣，指令集交給cpu的過程中要調(diào)用到本地接口來實現(xiàn)整個程序的功能伶贰。

jvm內(nèi)存區(qū)域

java虛擬機再執(zhí)行java程序的時候會把他管理的內(nèi)存劃分成不同的區(qū)域，有線程私有的罐栈，有線程共享的黍衙。這里借用公眾號JavaGuide的圖片

jdk1.8以前

jdk1.8版本

可以看到虛擬機棧，本地方法棧荠诬，程序計數(shù)器是線程私有的琅翻。堆，方法區(qū)柑贞，直接內(nèi)存是線程共享望迎。下面一個個介紹

程序計數(shù)器

程序計數(shù)器占一塊較小內(nèi)存，字節(jié)碼解釋器工作時通過改變程序計數(shù)器的值來選取下一條要執(zhí)行的字節(jié)碼指令凌外，同時每個線程有自己的程序計數(shù)器辩尊，意味著線程之間互不影響，切換線程后可以恢復(fù)到上次運行的位置康辑。
程序計數(shù)器是唯一一個不會出現(xiàn)OOM的內(nèi)存區(qū)域摄欲，因為他的生命周期隨著線程創(chuàng)建而創(chuàng)建，結(jié)束而死亡疮薇。

虛擬機棧

虛擬機棧是線程私有的胸墙，生命周期和線程相同。描述的java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型按咒，每次方法調(diào)用的數(shù)據(jù)都是通過棧來傳遞迟隅。
java內(nèi)存大概分為棧內(nèi)存和堆內(nèi)存，棧指的是虛擬機棧中的局部變量表励七，主要存放編譯器可知的各種數(shù)據(jù)類型以及對象引用智袭。
java虛擬機棧會出現(xiàn)兩種錯誤StackOverFlowError與OutOfMemoryError。

本地方法棧

基本與虛擬機棧類似掠抬，虛擬機棧為虛擬機執(zhí)行java方法吼野，本地方法棧為虛擬機使用的native方法服務(wù)。

堆

堆是虛擬機中占內(nèi)存最大的一塊两波，負責(zé)存放對象實例瞳步，幾乎所有對象實例和數(shù)組都在這分配內(nèi)存闷哆。如果某些方法中的對象引用沒有被返回或者未被外面使用，就會分配內(nèi)存在棧上单起。
java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域抱怔，由于現(xiàn)在都采用分代垃圾收集算法，所以堆細分成新生代嘀倒，老年代野蝇。

jdk7之前

可以看到j(luò)vm分為堆內(nèi)存和非堆內(nèi)存，非堆內(nèi)存就是永久代括儒，又稱方法區(qū)绕沈。堆內(nèi)存存放的是對象，同時垃圾收集器就是判斷處理這些對象的帮寻。非堆內(nèi)存存放的是永久代乍狐，放的是程序運行時長期存在的對象，如類的方法固逗，常量浅蚪。
JDK8的時候廢除了永久代，然后在直接內(nèi)存里面弄了個元空間烫罩，都是方法區(qū)的實現(xiàn)惜傲。

方法區(qū)

方法區(qū)是各線程共享的一個區(qū)域，存儲類的常量贝攒，靜態(tài)變量等盗誊。方法區(qū)與永久代的關(guān)系引用文獻

《Java 虛擬機規(guī)范》只是規(guī)定了有?法區(qū)這么個概念和它的作?，并沒有規(guī)定如何去實現(xiàn)它隘弊。那么哈踱，在不同的 JVM 上?法區(qū)的實現(xiàn)肯定是不同的了。 ?法區(qū)和永久代的關(guān)系很像Java 中接?和類的關(guān)系梨熙，類實現(xiàn)了接?开镣，?永久代就是 HotSpot 虛擬機對虛擬機規(guī)范中?法區(qū)的?種實現(xiàn)?式。 也就是說咽扇，永久代是 HotSpot 的概念邪财，?法區(qū)是 Java 虛擬機規(guī)范中的定義，是?種規(guī)范质欲，?永久代是?種實現(xiàn)树埠，?個是標準?個是實現(xiàn)，其他的虛擬機實現(xiàn)并沒有永久代這?說法把敞。

為什么要用元空間來代替永久代弥奸，永久代有jvm設(shè)置的固定大小榨惠，不能調(diào)整奋早，所以經(jīng)常發(fā)生空間溢出的錯誤盛霎，而元空間用的是直接內(nèi)存，就是你機器可用內(nèi)存的限制耽装，出現(xiàn)錯誤的概率比較小愤炸。

運行時常量池

運行時常量池在方法區(qū)里面，一開始運行時常量池邏輯包括字符串常量池在永久代里面掉奄，jdk7后就把字符串常量池移到了堆中规个，運行池常量池則還在方法區(qū)，不過方法區(qū)從永久代變成了元空間姓建。

堆和棧的區(qū)別

• 棧是線程之間私有的诞仓，堆是所有線程共享的。
• 棧的存取速度比堆快速兔，

java類加載的過程

分為三個步驟墅拭，加載，連接涣狗，初始化谍婉。其中連接可以分為驗證，準備镀钓，解析穗熬。
加載：將class文件加載進內(nèi)存，并創(chuàng)建一個class對象丁溅。類的加載有類加載器來完成唤蔗。
驗證：確保加載類的信息符合規(guī)范，無安全問題窟赏。
準備：為類的靜態(tài)Field分配內(nèi)存措译，設(shè)置初始值（不是代碼設(shè)置的初始值，是java虛擬機的默認初始值）
解析：將類的二進制數(shù)據(jù)中的符號引用替換成直接引用
初始化：對類的變量初始化饰序，對static修飾的變量或者代碼塊進行初始化领虹。

類加載器有 啟動類加載器，擴展類加載器求豫，系統(tǒng)類加載器塌衰，用戶自定義類加載器

類加載的機制

雙親委托機制：首先，每個加載器都有對應(yīng)的父加載器蝠嘉，除了啟動類加載器最疆。
類加載器收到加載的請求，不會自己立馬加載蚤告，而是去把請求轉(zhuǎn)給父類努酸，如果父類還有父類，就繼續(xù)轉(zhuǎn)杜恰。當(dāng)轉(zhuǎn)到啟動類加載器（即沒有父類了）获诈，判斷啟動類加載器有沒有加載過仍源，有就加載成功，不能就回退給啟動類加載器的子類舔涎，嘗試是否被加載過笼踩，不能就繼續(xù)回退，一直到第一個類加載器自己加載為止亡嫌。
優(yōu)點：防止重復(fù)加載一個類嚎于，保證數(shù)據(jù)安全。

java對象的創(chuàng)建過程

分為類加載檢查挟冠，分配內(nèi)存于购，把內(nèi)存區(qū)域初始化零值，設(shè)置對象頭知染，執(zhí)行init方法价涝。

類加載檢查：檢查new后面的參數(shù)是否能在常量池中定位到這個類的符號引用，檢查是否被加載過持舆，沒有就按步驟去加載類色瘩。
分配內(nèi)存：為新的對象分配內(nèi)存，內(nèi)存大小在第一步就已經(jīng)知道了逸寓。分配方式有“指針碰撞”和“空閑列表”兩種居兆。
初始化零值：虛擬機將分配到的內(nèi)存都初始化為零值。（注意：不包括對象頭）
設(shè)置對象頭：把一些必要信息存放到對象頭中竹伸。
執(zhí)行init方法：執(zhí)行完new之后泥栖，已經(jīng)生成了一個可用的對象了，然后要按照程序員的意愿執(zhí)行init方法勋篓，就是把它設(shè)置成任意值這種吧享，人為的初始化。

對象的訪問方式

訪問方式由虛擬機來實現(xiàn)譬嚣，一般由兩種钢颂，句柄訪問，直接指針拜银。

內(nèi)存分配

堆內(nèi)存分為新生代殊鞭，老年代。新生代又分為eden區(qū)尼桶，survivor from（s0）操灿，survivor to（s1），eden區(qū)域最大泵督。一般對象會在eden區(qū)分配趾盐，當(dāng)eden沒有足夠空間去分配，就發(fā)起一次Minor GC（新生代垃圾收集）。大對象（需要大量連續(xù)內(nèi)存空間）直接進入老年代救鲤，長期存活的對象進入老年代久窟。每個對象都有一個age計數(shù)器，對象在survivor區(qū)每經(jīng)過一次Minor GC就增加一歲蜒简，如果到了默認值（一般15）瘸羡，就會變成老年代漩仙。

判斷對象死亡的兩種方法

堆進行回收要判斷對象是否已經(jīng)死亡（不再被任何途徑使用的對象）搓茬。
引用計數(shù)法：每個對象添加一個引用計數(shù)器，有被引用就+1队他，失效就-1卷仑。如果計數(shù)器為0就是不可能再被使用的了。
可達性分析算法：把名字是GC Roots的對象作為起點麸折，通過這些起點開始往下搜索锡凝，節(jié)點走過的路徑就是引用鏈，如果一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈垢啼，就代表對象不可用了窜锯，可以被回收了
圖片出自JavaGuide的復(fù)習(xí)資料

可達性分析

垃圾收集算法

• 標記-清理算法
  先標記出所有不需要回收的對象，然后把沒有標記的對象都給回收了芭析。有效率問題和回收后存在大量不連續(xù)的碎片問題锚扎。
• 復(fù)制算法
  先把內(nèi)存分為兩塊相同大小的內(nèi)存塊，每次使用都只在一個上面使用馁启，當(dāng)這塊內(nèi)存使用完后驾孔，回收掉不需要的對象，然后把剩下的對象復(fù)制到另一個內(nèi)存上面惯疙，再把這個內(nèi)存塊全部清理掉翠勉，下次再使用。
• 標記-整理算法
  先進行標記不需要回收的對象霉颠，然后把所有對象移動到另一端对碌，然后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存。
• 分代收集算法
  根據(jù)存活周期分為不同代的對象蒿偎，如新生代俭缓，老年代一樣。根據(jù)每個年代的特點執(zhí)行相對應(yīng)的算法酥郭。如新生代使用復(fù)制算法华坦，老年代使用標記清理，標記-整理算法不从。這樣子就可以提高gc的效率惜姐。

四個引用

引用計數(shù)法和可達性分析算法都是判斷對象是否被引用。引用又可以分為強引用，軟引用歹袁，弱引用坷衍，虛引用。
強引用：大部分引用都是強引用条舔，垃圾回收器決定不會回收強引用沛膳，即使拋出OOM錯誤线梗，終止程序都不會隨意回收強引用對象。可能會導(dǎo)致內(nèi)存泄露糠排。
在安卓中一般就是new一個對象就是強引用了哗伯。
軟引用：軟引用如果內(nèi)存足夠就不管他苇瓣，如果內(nèi)存不足了匠楚，就會開始回收他。只要沒被回收就可以使用摊沉。
從網(wǎng)絡(luò)上獲取照片并顯示時狐史，用軟引用緩存下來。下次再去網(wǎng)絡(luò)上獲取的時候就可以先判斷該圖片有沒有被緩存说墨，有的話就顯示骏全。
弱引用：如果垃圾回收器發(fā)現(xiàn)了弱引用的對象，不管內(nèi)存是否充足尼斧，都會進行回收姜贡。但是垃圾回收機制優(yōu)先級低，所以一般不會立馬回收掉突颊。
安卓中也可以緩存一些數(shù)據(jù)鲁豪，防止內(nèi)存泄露。
虛引用：如果一個對象有虛引用律秃，和沒有引用一樣爬橡。任何時候都可能被回收。虛引用主要用于跟蹤對象被垃圾回收的活動棒动。