【年終總結】11組關係帶你看清JVM全貌

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廢話少說，直接開整：

第1組：JDK、JRE、JVM的關係

JDK中包含JRE，也包括JDK，而JRE也包括JDK。

範圍關係：JDK>JRE>JVM。

具體見下圖：

第2組：.java文件與.class文件的關係

這二者的關係須要兩張圖才能說明白：

第3組：class文件與JVM的關係

JVM經過類加載機制，把class文件裝載進JVM中，而後JVM解析class文件的內容，因而就有了類加載過中的連接、初始化等。

第4組：類加載器關係

一張圖來講明：

第5組：方法區、堆、棧之間到底有什麼關係

直接上圖：

棧指向堆

若是在棧幀中有一個變量，類型爲引用類型，好比：

package com.tian.my_code.test;
public class JvmCodeDemo {
    public  Object testGC(){
        int op1 = 10;
        int op2 = 3;
        Object obj = new Object();
        Object result=obj;
        return result;
    }
}

這時候就是典型的棧中元素obj指向堆中的Object對象，result的指向和obj的指向爲同一個對象。

使用命令

javac -g:vars JvmCodeDemo.java

進行編譯，而後再使用

javap -v JvmCodeDemo.class >log.txt

而後打開log.txt文件

方法區指向堆

方法區中會存放靜態變量，常量等數據。

若是是下面這種狀況，就是典型的方法區中元素指向堆中的對象。

堆指向方法區

方法區中會包含類的信息，對象保存再堆中，建立一個對象的前提是有對應的類信息，這個類信息就在方法區中。

第6組：Minor、Major、Full GC的關係

Minor GC：發生在年輕代的 GC。

• Minor GC是指從年輕代空間（包括 Eden 和 Survivor 區域）回收內存。當 JVM 沒法爲一個新的對象分配空間時會觸發Minor GC，好比當 Eden 區滿了。
• Eden區滿了觸發MinorGC，這時會把Eden區存活的對象複製到Survivor區，當對象在Survivor區熬過必定次數的MinorGC以後，就會晉升到老年代（固然並非全部的對象都是這樣晉升的到老年代的），當老年代滿了，就會報OutofMemory異常。
• 全部的MinorGC都會觸發全世界的暫停（stop-the-world），中止應用程序的線程，不過這個過程很是短暫。

Major GC：發生在老年代的 GC。

• Major GC清理Tenured區(老年代)。

Full GC：新生代+老年代，好比 方法區引發年輕代和老年代的回收。

第7組：Survivor與Eden的關係

對於這二者，最重要的是要明白爲何須要Survivor區?只有Eden不行嗎？

若是沒有Survivor,Eden區每進行一次Minor GC ,而且沒有年齡限制的話， 存活的對象就會被送到老年代。這樣一來，老年代很快被填滿,觸發Major GC(由於Major GC通常伴隨着Minor GC，也能夠看作觸發了Full GC)。老年代的內存空間遠大於新生代，進行一次Full GC消耗的時間比Minor GC長得多。

執行時間長有什麼壞處?

頻發的Full GC消耗的時間很長,會影響大型程序的執行和響應速度。

可能你會說，那就對老年代的空間進行增長或者較少咯。

假如增長老年代空間，更多存活對象才能填滿老年代。雖然下降Full GC頻率，可是隨着老年代空間加大,一旦發生Full GC,執行所須要的時間更長。

假如減小老年代空間，雖然Full GC所需時間減小，可是老年代很快被存活對象填滿,Full GC頻率增長。

因此Survivor的存在乎義，就是減小被送到老年代的對象,進而減小Full GC的發生,Survivor的預篩選保證,只有經歷16 次Minor GC還能在新生代中存活的對象,纔會被送到老年代。

第8組：引用計數法和可達性分享算法的關係

引用計數法

給對象添加一個引用計數器，每當一個地方引用它object時技術加1，引用失去之後就減1，計數爲0說明再也不引用

• 優勢：實現簡單，斷定效率高
• 缺點：沒法解決對象相互循環引用的問題，對象A中引用了對象B，對象B中引用對象A。

public class A {
    public B b; 
}
public class B {
    public C c; 
}
public class C {
    public A a; 
}
public class Test{
    
    private void test(){
        A a = new A();
        B b = new B();
        C c = new C();
        
        a.b=b;
        b.c=c;
        c.a=a;
    }
}

可達性分析算法

當一個對象到GC Roots沒有引用鏈相連，即就是GC Roots到這個對象不可達時，證實對象不可用。

GC Roots種類:

❝

Java 線程中，當前全部正在被調用的方法的引用類型參數、局部變量、臨時值等。也就是與咱們棧幀相關的各類引用。全部當前被加載的 Java 類。Java 類的引用類型靜態變量。運行時常量池裏的引用類型常量（String 或 Class 類型）。JVM 內部數據結構的一些引用，好比 sun.jvm.hotspot.memory.Universe 類。用於同步的監控對象，好比調用了對象的 wait() 方法。

❞

第9組：對象的引用類型的關係

• 強引用：User user=new User()；咱們開發中使用最多的對象引用方式。

  特色：咱們日常典型編碼Object obj = new Object()中的obj就是強引用。

  經過關鍵字new建立的對象所關聯的引用就是強引用。

  當JVM內存空間不足，JVM寧願拋出OutOfMemoryError運行時錯誤（OOM），使程序異常終止，也不會靠隨意回收具備強引用的「存活」對象來解決內存不足的問題。

  對於一個普通的對象，若是沒有其餘的引用關係，只要超過了引用的做用域或者顯式地將相應（強）引用賦值爲 null，就是能夠被垃圾收集的了，具體回收時機仍是要看垃圾收集策略。

• 軟引用：SoftReference<Object> object=new SoftReference<Object>(new Object());

  特色：軟引用經過SoftReference類實現。軟引用的生命週期比強引用短一些。只有當 JVM 認爲內存不足時，纔會去試圖回收軟引用指向的對象：即JVM 會確保在拋出 OutOfMemoryError 以前，清理軟引用指向的對象。軟引用能夠和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，若是軟引用所引用的對象被垃圾回收器回收，Java虛擬機就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用隊列中。後續，咱們能夠調用ReferenceQueue的poll()方法來檢查是否有它所關心的對象被回收。若是隊列爲空，將返回一個null,不然該方法返回隊列中前面的一個Reference對象。

  應用場景：軟引用一般用來實現內存敏感的緩存。若是還有空閒內存，就能夠暫時保留緩存，當內存不足時清理掉，這樣就保證了使用緩存的同時，不會耗盡內存

• 弱引用：WeakReference<Object> object=new WeakReference<Object> (new Object();ThreadLocal中有使用.

  弱引用經過WeakReference類實現。弱引用的生命週期比軟引用短。在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內存區域的過程當中，一旦發現了具備弱引用的對象，無論當前內存空間足夠與否，都會回收它的內存。因爲垃圾回收器是一個優先級很低的線程，所以不必定會很快回收弱引用的對象。

  弱引用能夠和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，若是弱引用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用隊列中。應用場景：弱應用一樣可用於內存敏感的緩存。

• 虛引用：幾乎沒見過使用， ReferenceQueue 、PhantomReference。

第10組：垃圾回收算法的關係

標記-清除算法

第一步：就是找出活躍的對象。咱們反覆強調 GC 過程是逆向的， 根據 GC Roots 遍歷全部的可達對象，這個過程，就叫做標記。

第二部：除了上面標記出來的對象之外，其他的都清楚掉。

• 缺點：標記和清除效率不高，標記和清除以後會產生大量不連續的內存碎片

複製算法

新生代使用，新生代分中Eden:S0:S1= 8:1:1，其中後面的1:1就是用來複制的。

當其中一塊內存使用完了，就將還存活的對象複製到另一塊上面，而後把已經使用過的內存空間一次 清除掉。

通常對象分配都是進入新生代的eden區，若是Minor GC還存活則進入S0區，S0和S1不斷對象進行復制。對象存活年齡最大默認是15，大對象進來可能由於新生代不存在連續空間，因此會直接接入老年代。任何使用都有新生代的10%是空着的。

• 缺點：對象存活率高時，複製效率會較低，浪費內存。

標記整理算法

它的主要思路，就是移動全部存活的對象，且按照內存地址順序依次排列，而後將末端內存地址之後的內存所有回收。 可是須要注意，這只是一個理想狀態。對象的引用關係通常都是很是複雜的，咱們這裏不對具體的算法進行描述。咱們只須要了解，從效率上來講，通常整理算法是要低於複製算法的。這個算法是規避了內存碎片和內存浪費。

讓全部存活的對象都向一端移動，而後直接清理掉端邊界之外的內存。

從上面的三個算法來看，其實沒有絕對最好的回收算法，只有最適合的算法。

第11組：垃圾收集器之間有什麼關係

「新生代收集器」：Serial、ParNew、Parallel Scavenge

「老年代收集器」：CMS、Serial Old、Parallel Old

「整堆收集器」：G1，ZGC(由於不涉年代不在圖中)

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