JVM原理解析

JVM主要的功能：

1. 內存分配

2. 程序調度

3. 內存釋放（棧等自動釋放、堆垃圾回收）

4. 異常處理

 

http://www.javashuo.com/article/p-poxahysy-cd.html

https://blog.csdn.net/CSDN_980979768/article/details/47281037?locationNum=7&fps=1

Java程序生命週期

 

.java(程序源代碼)--編譯器-->.class(字節碼)--類裝載器-->StartApp(Main)--JVM（解釋器+即時編譯器）-->程序執行調度+內存分配回收+異常處理

 

程序計數器（Program Counter Register）

1. 每一個線程有一個獨立的程序計數器

2. 做用是用來存儲當前線程執行指令的鏈表，當有線程切換時，線程切換回來後恢復到正確的指令位置

3. 這個程序計數器的功能主要有：下一條須要執行的字節碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復

4. 當執行java方法時，程序計數器指向JVM虛擬機中的虛擬機字節碼指令的地址，當執行的是native方法時，程序計數器值爲空「Undefined」

5. 程序計數器內存是在線程開始時提早預留的，在JVM中沒有任何規定OutOfMemoryError 狀況的區域

 

Java 虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）

1. 棧與程序計數器是線程私有的，生命週期與線程一致

2. 棧內主要存儲：局部變量表、操做棧、動態、連接、方法出口等

3. 局部變量表存放的內容有：各類基本數據類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象引用（reference 類型，它不等同於對象自己，根據不一樣的虛擬機實現，它多是一個指向對象起始地址的引用指針，也可能指向一個表明對象的句柄或者其餘與此對象相關的位置）和returnAddress 類型（指向了一條字節碼指令的地址）

4. 局部變量表所需的內存空間在編譯期間完成分配，當進入一個方法時，這個方法須要在幀中分配多大的局部變量空間是徹底肯定的，在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。

5. StackOverflowError狀況：a. 線程請求的棧深度大於虛擬機所容許的深度, b. 超出固定長度棧的長度【若是虛擬機棧能夠動態擴展（當前大部分的Java 虛擬機均可動態擴展，只不過Java 虛擬機規範中也容許固定長度的虛擬機棧），當擴展時沒法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError 異常】

6. 如何寫一個棧異常：方法無線循環。超過棧深度就會出現棧異常，一直無限循環，一直存儲方法出口，會把棧內存耗光，也會報棧溢出的異常

7. 棧的數據結構是後進先出，因此最新壓到棧底的應該是出口方法，等全部的局部變量和方法執行完後，調到出口方法

 

本地方法棧（Native Method Stacks）

1. 本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的做用是很是類似的，其區別不過是虛擬機棧爲虛擬機執行Java 方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的Native 方法服務。

 

Java 堆（JVM Heap）

1. Heap是JVM管理最大的一塊內容，Java是面嚮對象語言，主要的類型是引用類型，因此主要的存儲都是在堆裏存儲

2. Java 堆是被全部線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時建立

3. 幾乎全部的對象實例都在Heap分配內存

4. Java 堆是垃圾回收器GC的工做場所

5. 堆的存儲和磁盤同樣，是能夠不連續存儲的

6. 堆通常都是動態擴展的，也有固定大小的堆

7. JVM的垃圾回收也是分代回收，分爲新生代和老年代，優勢是讓GC的過程快速高效，新生代頻繁（過時垃圾最多的地方），老年代不少都是全局的生命週期，回收也白費力氣

8. 當有內存申請並沒有法分配內存空間時，就會報OutOfMemoryError

 

方法區(Method Area)

1. 方法區（Method Area）與Java 堆同樣，是各個線程共享的內存區域，它用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據

2. 不少人願意把方法區稱爲「永久代」（Permanent Generation）,能夠選擇不實現垃圾收集

3. 編譯後的代碼（.class）都是存放在方法區的，也是堆的存儲方式，這樣就好理解JVM的運行環了，找到根了

 

直接內存(Direct Memory)

1. 數據庫鏈接，文件流，Socket鏈接，引用的Native資源等，都須要手動釋放，GC不會操做直接內存

2. 在JDK 1.4 中新加入了NIO（New Input/Output）類，引入了一種基於通道（Channel）與緩衝區（Buffer）的I/O 方式，它可使用Native 函數庫直接分配堆外內存，而後經過一個存儲在Java 堆裏面的DirectByteBuffer 對象做爲這塊內存的引用進行操做。這樣能在一些場景中顯著提升性能，由於避免了在Java 堆和Native 堆中來回複製數據。

3. 顯然，本機直接內存的分配不會受到Java 堆大小的限制，可是，既然是內存，則確定仍是會受到本機總內存（包括RAM 及SWAP 區或者分頁文件）的大小及處理器尋址空間的限制。

 

Java內存溢出調試

1. 獲取Dump文件

2. 根據Dump快照分析內存分配狀況

3. 查看哪些是不改太大佔用的，進行分析

4. 分時獲取兩個Dump，對比內存佔用狀況，分析趨勢

 

 

 

關於native關鍵字

https://www.cnblogs.com/HDK2016/p/7226840.html?utm_source=itdadao&utm_medium=referral

想必讀者已經瞭解過native關鍵字了。這裏筆者就大體囊括一下，被native關鍵字修飾的方法叫作本地方法，本地方法和其它方法不同，本地方法意味着和平臺有關，所以使用了native的程序可移植性都不過高。另外native方法在JVM中運行時數據區也和其它方法不同，它有專門的本地方法棧。native方法主要用於加載文件和動態連接庫，因爲Java語言沒法訪問操做系統底層信息（好比：底層硬件設備等），這時候就須要藉助C語言來完成了。被native修飾的方法能夠被C語言重寫。

 

什麼是句柄？指針和句柄的區別

http://www.javashuo.com/article/p-zawkoqxn-md.html

https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%A5%E6%9F%84/3527587

句柄是整個Windows編程的基礎。一個句柄是指使用的一個惟一的整數值，即一個4字節(64位程序中爲8字節)長的數值，來標識應用程序中的不一樣對象和同類中的不一樣的實例，諸如，一個窗口，按鈕，圖標，滾動條，輸出設備，控件或者文件等。

句柄和指針都是地址，不一樣之處在於：

（1）句柄所指的能夠是一個很複雜的結構，而且頗有多是與系統相關的，好比說線程的句柄，它指向的就是一個類或者結構，它和系統有很密切的關係。當一個線程因爲不可預料的緣由而終止時，系統就能夠返回它所佔用的的資料，如CPU ，內存等。反過來想能夠知道，這個句柄中的某一些項是與系統進行交互的。因爲Windows系統是一個多任務的系統，它隨時均可能要分配內存，回收內存，重組內存。

（2）指針也能夠指向一個複雜的結構，可是一般是用戶定義的，因此必須的工做都要用戶完成，特別是在刪除的時候。