JAVA总结jvm

VM&＃xff0c;Virtual Machine 即虚拟机&＃xff0c;指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

JVM&＃xff0c;Java Virtual Machine 即Java虚拟机&＃xff0c;在Java编辑器与OS操作系统之间的虚拟处理器&＃xff0c;其模拟计算机的各种功能&＃xff0c;将编译后的字节码解释成具体平台上的机器指令执行&＃xff0c;从而实现Java的“一次编译&＃xff0c;到处运行(Write once, run anywhere)

一、基本流程

开发人员编写Java代码(.java文件)&＃xff0c;然后将之编译成字节码(.class文件)&＃xff0c;再然后字节码被装入内存&＃xff0c;一旦字节码进入虚拟机&＃xff0c;它就会被解释器解释执行&＃xff0c;或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。

在Java平台的结构中, 可以看出&＃xff0c;Java虚拟机(JVM) 处在核心的位置&＃xff0c;是程序与底层操作系统和硬件无关的关键。

它的下方是移植接口&＃xff0c;移植接口由两部分组成&＃xff1a;适配器和Java操作系统, 其中依赖于平台的部分称为适配器&＃xff1b;JVM 通过移植接口在具体的平台和操作系统上实现&＃xff1b;

在JVM 的上方是Java的基本类库和扩展类库以及它们的API&＃xff0c; 利用Java API编写的应用程序(application) 和程序(Java applet) 可以在任何Java平台上运行而无需考虑底层平台, 就是因为有Java虚拟机(JVM)实现了程序与操作系统的分离&＃xff0c;从而实现了Java 的平台无关性。 

JVM在它的生存周期中有一个明确的任务&＃xff0c;那就是运行Java程序&＃xff0c;因此当Java程序启动的时候&＃xff0c;就产生JVM的一个实例&＃xff1b;当程序运行结束的时候&＃xff0c;该实例也跟着消失了。

二、Jvm结构

1、类加载器(ClassLoader)&＃xff1a;负责从文件系统或者网络中加载Class信息&＃xff0c;加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外&＃xff0c;方法区中可能还会存放运行时常量池信息&＃xff0c;包括字符串字面量和数字常量&＃xff08;这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射&＃xff09;

2、方法区(Method Area)&＃xff1a;用于存储类结构信息的地方&＃xff0c;包括常量池、静态变量、构造函数等。虽然JVM规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分&＃xff0c; 但它却有个别名non-heap&＃xff08;非堆&＃xff09;&＃xff0c;所以大家不要搞混淆了。方法区还包含一个运行时常量池。

3、java堆(Heap)&＃xff1a;在虚拟机启动的时候建立&＃xff0c;它是java程序最主要的内存工作区域&＃xff1b;几乎所有的java对象实例都存放在java堆中&＃xff1b;方法区和堆是被所有java线程共享的。

4、jvm栈(Stack)&＃xff1a;线程私有的内存空间&＃xff1b;每当创建一个线程时&＃xff0c;JVM就会为这个线程创建一个对应的jvm栈&＃xff1b;

5、本地方法栈(Native Method Stack)&＃xff1a;用于支持native方法的执行&＃xff0c;存储了每个native方法调用的状态&＃xff1b;jvm栈为虚拟机执行Java方法&＃xff08;也就是字节码&＃xff09;服务&＃xff0c;而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务&＃xff1b;

6、程序计数器(PC Register)&＃xff1a;线程私有&＃xff0c;用于保存当前线程执行的内存地址。由于JVM程序是多线程执行的&＃xff08;线程轮流切换&＃xff09;&＃xff0c;所以为了保证线程切换回来后&＃xff0c;还能恢复到原先状态&＃xff0c;就需要一个独立的计数器&＃xff0c;记录之前中断的地方&＃xff1b;如果正在执行的是Natvie方法&＃xff0c;这个计数器值则为空&＃xff08;Undefined&＃xff09;

7、执行引擎&＃xff1a;负责执行class文件中包含的字节码指令&＃xff1b;

•  java堆

存放对象实例&＃xff1b;完全自动化管理的&＃xff0c;通过垃圾回收机制&＃xff0c;垃圾对象会被自动清理&＃xff0c;而不需要显示的释放&＃xff1b;

常见构成&＃xff1a;新生代和老年代&＃xff0c;Enden区和两个Survivor区&＃xff08;From和to&＃xff09;&＃xff1b;Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中&＃xff0c;只要逻辑上是连续的即可&＃xff1b;一般按照可扩展来实现的&＃xff08;通过-Xmx和-Xms控制&＃xff09;

在绝大多数情况下&＃xff0c;对象首先分配在eden区&＃xff0c;在一次新生代回收之后&＃xff0c;如果对象还存活&＃xff0c;则进入s0或者s1&＃xff0c;

每经过一次新生代回收&＃xff0c;对象如果存活&＃xff0c;它的年龄就会加1。当对象的年龄达到一定条件后&＃xff0c;就会被认为是老年对象&＃xff0c;从而进入老年代。

java堆、方法区和java栈之间的关系

该代码声明了一个类&＃xff0c;并在main函数中创建了两个SimpleHeap实例。此时&＃xff0c;各对象和局部变量的存放情况如图&＃xff1a;

SimpleHeap实例本身分配在堆中&＃xff0c;描述SimpleHeap类的信息存放在方法区&＃xff0c;main函数中的s1 s2局部变量存放在java栈上&＃xff0c;并指向堆中两个实例。

• java栈

线程私有的内存空间&＃xff1b;先进后出的数据结构&＃xff1b;主要内容为栈帧(至少包含局部变量表、操作数栈和帧数据区几个部分)&＃xff1b;每一次函数调用&＃xff0c;都会有一个对应的栈帧被压入java栈&＃xff0c;每一个函数调用结束&＃xff0c;都会有一个栈帧被弹出java栈(进栈出栈)

当前正在执行的函数所对应的帧就是当前帧&＃xff08;位于栈顶&＃xff09;&＃xff0c;它保存着当前函数的局部变量、中间计算结果等数据&＃xff1b;

每一个方法被调用直至执行完成的过程&＃xff0c;就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。 

两种异常状况&＃xff1a;

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度&＃xff0c;将抛出StackOverflowError异常(增大-Xss的值)&＃xff1b;

如果虚拟机栈可以动态扩展&＃xff08;当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展&＃xff0c;只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈&＃xff09;&＃xff0c;当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

局部变量表是栈帧的重要组成部分之一&＃xff1b;表中的槽位可以重用&＃xff1b;

它用于保存函数的参数以及局部变量&＃xff0c;局部变量表中的变量只在当前函数调用中有效&＃xff0c;当函数调用结束&＃xff0c;随着函数栈帧的弹出销毁&＃xff0c;局部变量表也会随之销毁。

由于局部变量表在栈帧之中&＃xff0c;因此&＃xff0c;如果函数的参数和局部变量很多&＃xff0c;会使得局部变量表膨胀&＃xff0c;从而每一次函数调用就会占用更多的栈空间&＃xff0c; 死循环下&＃xff0c;函数的嵌套调用次数减少&＃xff1b;

局部变量表中的变量也是垃圾回收根节点&＃xff0c;只要被局部变量表中直接或者间接引用的对象都是不会被回收的。

可回收&＃xff1a;方法结束变量失去引用后的方法外部&＃xff0c;方法内变量被置null失去强引用&＃xff0c;变量离开作用域并且再定义新变量复用空间&＃xff1b;(销毁变量即可回收)

小问小答

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概念问题 https://www.toutiao.com/a6421302542316241154/

调优问题 https://www.toutiao.com/a6511998857537126925/

GC问题 https://www.toutiao.com/a6493469044564296205/