JVM,Java虛擬機基礎知識新手入門教程（超級通熟易懂）

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一.寫在前面

　　首先，本篇文章並無涉及原理，而是在筆者擼了《深刻理解Java虛擬機》好幾遍的基礎上講解本身的經驗，從一個新手到如今明白JVM是個什麼玩意，怎麼去理解和明白，講解這樣一個經驗而已。這篇文章並對JVM並無挖掘得很深，在下目前暫時也沒有這個能力，只是以通熟易懂的方式，讓讀者理解JVM是個什麼玩意。下面開始個人講解。

二.誰說人神不得相愛——Java的跨平臺

　　理解Java的跨平臺特性，是對JVM最直觀的認識。所謂的「一次編譯，處處運行」，爲何C／C++ 卻不能實現呢？這一類語言直接使用物理硬件(或者說操做系統的內存模型)，那麼不一樣系統之間的內存模型是不一樣的，好比說Linux和Window，這就意味，在Window編譯好的代碼，卻不能在Linux上運行。《深刻理解Java虛擬機》記錄說，Java虛擬機規範中試圖定義一種Java內存模型(JMM)來屏蔽掉各類硬件和操做系統的內存訪問差別，以實現讓Java程序在各類平臺上都能達到一致性的併發效果。舉個現實的例子，一個只會據說中文的人，要如何和一個只會據說英文的人交流，在Java的世界裏，採用的方式便是給兩邊的人各配一名翻譯官（JVM），因此，這就是爲何JVM要有window版本，也要有Linux版本。

　　衆所周知，Java的程序編譯的最終樣子是.class文件，不一樣虛擬機的對每個.class文件的翻譯結果都是一致的。而對於C／C++而言，編譯生成的是純二進制的機器指令，是直接面對計算機系統的內存，可是，java程序的編譯結果是面向JVM，是要交付給JVM，讓他再作進一步處理從而讓計算機識別運行，這就是所謂的「屏蔽掉各類硬件和操做系統的內存訪問差別」。這裏的特色又和麪向對象推崇的面向接口有着不可描述的關係，我只須要有這麼個規範，不須要去知道接觸你的底層原理實現。

三.活在夢裏的真實——虛擬機

　　JVM，全稱Java Virtual Machine，英文爲Java虛擬機，簡單的探討一下虛擬機這三個字，對後面的學習也是挺舒服的。百度百科描述說，「虛擬機（Virtual Machine）指經過軟件模擬的具備完整硬件系統功能的、運行在一個徹底隔離環境中的完整計算機系統」，可是虛擬機本質仍是該計算機系統的一個進程，能夠類比香港澳門具備高度自治，但本質上他們仍是屬於中國的。爲了方便描述，咱們把整個計算機當成一幢大樓，而虛擬機則是某一個樓層。大樓劃分了一個區域給一個樓層，讓這個樓層本身管理本身，也就對應着，計算機劃分了一個內存給JVM，讓JVM本身管理本身。下面這張圖是筆者的阿里雲服務器上的內存使用狀況，能夠看到JVM足足佔用了接近500M的內存。那麼問題來了，JVM要這麼多的內存幹什麼，這裏面又是怎麼劃分？

四.你來到個人世界裏——內存

　　在現階段不管什麼編程語言，都是由人類設計發明的，編程語言對於人類來說，是方便本身實現目的的工具之一，因此，編程語言看似是全新的東西，可是這裏面到處均可以看見人類思想的影子，均可以從現實中找到類似的例子。

　　接着上面的例子，JVM是做爲某一個樓層，單獨佔有了一大塊區域（內存）。這個樓層中，有主廳，客廳，客房，這四個之間的區別之一就行，主廳和客廳是公有的，而主房和客房是私有的，這裏對應到JVM層次上便是，有某幾塊內存，是不管是誰訪問，有多少人（線程）訪問，這些共有區域均可覺得他們服務，而客房，私有區域，假定咱們這個樓層比較牛逼，來了多少個客人，就會單獨爲他們建造每一件客房，每一個客人都有本身私有區域，A客人是進不了B客人的房間。

　　對應的JVM的層次，便是JVM運行時數據區域劃分爲兩大塊，線程隔離的區域和線程共享的區域。咱們能夠簡單的理解爲，每一個客人便是一條線程。具體對應的區域又是如何劃分的，又有什麼做用，這裏只能從概念上理解和記憶了，傳送門在此輕鬆認識JVM運行時數據區域

五.離開我，卻沒有帶走你的痕跡——什麼是垃圾

　　回想起小時候，不少小夥伴都會一塊兒結伴過來我家玩耍，雖然你們玩得很開心，等到了時間點以後，他們就拍拍屁股走人，留下我家裏一片狼藉，這個時候若是我不收拾一下垃圾的話，我老媽估計就要來拍拍個人屁股了。客人（線程）一樣如此，我來過你的世界，總會留下屬於個人痕跡，是否是垃圾，就要看你本身如何斷定了。這裏就引出另外一個問題，我怎麼判斷是哪一個纔是垃圾，哪一個不是垃圾，只不過是玩耍的時候，我或者小夥伴隨手把老媽的戒指扔到地上而已。站在人類的視角上看，一眼就知道哪一個是垃圾，哪一個不是垃圾，可是計算機可不是這樣，計算機有些時候確實不如人類，明明人類一眼或者幾秒能完成的事情，要讓計算機一樣可以完成對應的功能的話，須要付出千萬倍的代價纔可以實現。

　　 筆者的老媽在家裏收拾垃圾的時候，爲了確保扔掉的東西是垃圾，她會將這個東西，一個一個問家裏的每一個人，這個東西是否是你的，你還要不要，當沒有一我的認可說這個東西是屬於他的時候，老媽就將這個東西視爲垃圾，當有人說這個不是垃圾，是他的寶貝的時候，我老媽就這個東西標記一下。JVM採用的是相似的作法，每一個對象到GC ROOT都有必定的聯繫和路徑可達，當某個對象，對於GC ROOT不可達（即沒有人說這個東西是屬於他的）的對象，JVM則斷定爲垃圾。JVM裏稱此行爲是可達性分析。

　　finalize的做用：假設一個本子已經被老媽認定爲垃圾了，但老媽在扔掉垃圾的時候必須先通過一個程序，即finalize，假如在這個程序過程當中，我忽然想起這個本子對我仍是有用的，那麼這個本子就不會被認定爲垃圾，從而繼續保留在內存中。

六. 我要怎樣忘了你是誰——垃圾回收算法

　　知道什麼是垃圾，找到了垃圾的位置，接下來的問題是我要怎麼處理這個垃圾，即垃圾回收。我要怎樣忘了你是誰，關鍵是要怎麼字，這個動做是怎麼發生的。

　　標記清除：在這個樓層中，垃圾四處都有，甚至散亂在非垃圾之間或者周圍，即然我老媽已經給有用的東西作個標誌，那麼這就意味着我老媽只須要清除那些沒有標識的東西。標記清除的作法形象成就是我老媽拿着垃圾桶，從頭至尾，看到垃圾就把他扔到垃圾桶裏面。這種作法無疑是最簡單的，可是帶來的後果也是很明顯的，空間碎片太多。這裏的空間碎片又要作如何理解，每一個物品（每一個對象）都是須要佔據着必定的的面積（即內存），他要站住腳跟嘛，可是若是空間碎片的太多，就會致使大的物品來臨的時候，區域（內存）不夠用，就會再次引起垃圾回收（意味着你打遊戲的時候可能要停頓個幾秒）。再舉個現實中的例子，打包行李箱的時候，隨隨便便，散亂的放置東西，行李廂很容易被撐滿，這個時候你還想放一雙鞋進去，你會發現空間不夠用，只能把因此東西都倒出來，整整齊齊的，從上到下從左到右的放置物品。對於空間的利用率，整齊的作法比散亂無章的行爲更來得高，這就引出了另一個作法，標記整理算法。

　　標記整理：你見過有誰掃地的時候，看到垃圾就直接把掃到掃帚了裏面，看到就掃。不存在的！人是有惰性的，全部總會找到更高效的作法，更習慣的作法是將垃圾掃到一塊兒，再統一將其扔到垃圾桶中。

　　複製：這個算法就有點奢侈了，無論這個內存裏有多少垃圾，我老媽都統一將他們扔掉，而後從新再買一次那些咱們還須要用的物品，俗稱複製。所以，若是存活對象太多，這個算法是不適合的（想一想就知道了-.-）,其二，JVM裏面須要將可用內存分爲兩半，一半供目前使用，一半供複製後的對象使用。

　　未完待續……