JVM基礎快速入門篇

Java是一門能夠跨平臺的語言，可是Java自己是不能夠實現跨平臺的，須要JVM實現跨平臺。javac編譯好後的class文件，在Windows、Linux、Mac等系統上，只要該系統安裝對應的Java虛擬機，class文件均可以運行。達到」一次編譯，處處運行」的效果。

1、JVM是什麼？

而JVM究竟是什麼呢？引用百度百科對JVM的介紹：

JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機）的縮寫，JVM是一種用於計算設備的規範，它是一個虛構出來的計算機，是經過在實際的計算機上仿真模擬各類計算機功能來實現的。

2、JVM架構知識

1.JVM主要包含類裝載器、運行時數據區（內存模型）、執行引擎。裏面內存模型有能夠細分包括本地方法棧、堆、棧（線程）、方法區（元空間）、程序計數器。如圖所示：

 

1.類裝載器的做用就是負責加載class文件，class文件在文件開頭有特定的文件標示，將class文件字節碼內容加載到內存中，並將這些內容轉換成方法區中的運行時數據結構而且ClassLoader只負責class文件的加載，至於它是否能夠運行，則由執行引擎（Execution Engine）決定。類加載器又有四大類加載器：

• 啓動類加載器（Bootstrap ClassLoader）:負責加載JRE核心類庫，像JRE中的rt.jar等（C/C++）；

• 擴展類加載器（Extension ClassLoader）：負責加載JRE擴展目錄ext中的jar包；

• 系統類加載器（Application ClassLoader）：負責加載ClassPath路徑下的類包；

• 自定義的類加載器（User ClassLoader）：只加載指定目錄下的jar和class，想加載其它位置的類或jar時得自行定義類加載器；

2.JVM中，對象都是在堆中分配內存空間的，棧只用於保存局部變量和臨時變量，若是是對象，只保存引用，實際內存仍是在堆中。棧的特色是先進後出，假設一個main方法，裏面執行了一個方法，咱們是後執行的那個方法即那個線程，可是執行完畢後，那個線程是先銷燬的。每一個方法在執行的同時都會建立一個棧幀，用於存儲局部變量表（存放局部變量的）、操做數棧（存放須要運算的數據）、動態連接、方法出口（執行完方法 回到main方法的位置）等信息，每個方法從調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機中入棧到出棧的過程。即一個方法對應一塊棧幀內存區域（存放本方法的局部變量）。

3.方法區存儲已被虛擬機加載的類信息、常量（堆中的對象常量地址）、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。

4.本地方法棧和棧的做用相似，可是它服務的對象是native方法，該方法得由c語言來實現。

5.程序計數器做用是當CPU多線程切換的時候，切回到當前線程的時候，回到程序計數器計數的位置，繼續執行。

3、堆內存的結構模型

新生代包括Eden加上2個survivor區，執行minor gc以後，大多數的對象會被回收，活着的進入s0，再次minor gc，活着的對象eden+s0->s1，再次minor gc，eden+s1->s0…這裏虛擬機採起了分代收集的思想來管理內存，JVM給每一個對象一個對象年齡計數器，分代年齡達到15後即對象被執行了15次minor gc後移入老年代。除此以外，s區裝不下的大對象也會直接進入老年代。

最後，老年代存的就是一些大對象和須要連續內存空間的對象（靜態變量、緩存、線程池等），老年代滿了的話，會執行Full GC垃圾收集。官網對Full GC的解釋中介紹了個詞」Stop-The-World」，它會把全部的應用線程停掉，這時候系統會卡掉。JVM虛擬機調優的目標就是減小full gc即減小STW。

4、垃圾回收機制

堆裏面存放new的對象和數組，Java優於其餘語言一個很重要的緣由就是它能自動處理垃圾對象，也就是有垃圾回收機制（GC）。有了垃圾回收機制有幾點好處編程簡單，系統不容易出錯。

1.什麼是垃圾？

咱們把沒有任何引用指向的對象或者一堆對象（循環引用）定義爲垃圾。

2.系統如何定位垃圾

• 引用計數算法-簡單且高效可是主流的Java虛擬機裏並無選用引用計數算法來管理內存，由於它不能解決循環引用的問題。
• 根可達分析算法-將」GC Roots」對象做爲起點，從這些節點開始向下搜索引用的對象，找到的對象都標記爲非垃圾對象，其他未標記的對象都是垃圾對象。線程棧的本地變量、靜態變量、本地方法棧的變量等等均可以稱做GC Roots跟節點。如圖：

3.常見的垃圾回收算法

• 複製算法-沒有碎片 浪費內存空間（目前使用新生代使用的是複製算法）
• 標記清除-位置不連續 產生內存碎片
• 標記壓縮-沒有碎片 效率偏低

複製算法它將可用內存按容量分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊，當這一塊的內存用完了，就將還存活的對象複製到另一塊上面，而後再把已使用過的內存空間一次清理掉。

五.常見垃圾回收器

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

jdk1.8 默認垃圾收集器Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年代）