深刻理解jvm虛擬機二

在上一篇深刻理解jvm虛擬機一中說了Jvm幾種垃圾回收算法，針對年代不一樣，Jvm爲咱們提供了幾種垃圾收集器。

垃圾收集器

Java爲咱們提供了不少垃圾收集器，Young爲新生代所選擇的，Tenured爲老年代所選，能夠相互配合使用，沒有最好的收集器，只有最適合的。如圖所示：

Serial（單線程、複製算法）

Serial是最基本的垃圾回收器，它是一個單線程的收集器，不但只會使用一個CPU或一條線程去完成垃圾收集，更重要的是它在進行收集時，必須暫停其餘全部的線程，直到垃圾回收完畢，由於不須要線程間切換，能夠得到更高效的執行效率，所以它也是Java虛擬機運行在Client模式下默認新生代垃圾收集器。

ParNew（Serial+多線程）

ParNew實際上是Serial多線程版本，也是使用複製算法，除了使用多線程進行垃圾收集之外，其餘跟Serial同樣，在進行垃圾收集過程當中也須要中止全部其餘線程操做，默認開啓跟CPU數目相同的線程數（ParallelGCThreads設置數量）。它是多數Java虛擬機運行在Server模式下默認新生代垃圾收集器。

Parallel Scavenge （多線程複製算法、高效）

Parallel也是新生代的垃圾回收器，一樣才用複製算法，可是它是重點關注一個可控制的吞吐量（CPU 用於運行用戶代碼 的時間/CPU 總消耗時間，即吞吐量=運行用戶代碼時間/(運行用戶代碼時間+垃圾收集時間)），能夠有效提升CPU使用率，儘快的完成運算，偏向於後臺計算而不須要太多交互，自適應調節策略也是 Parallel 與 ParNew 的一個重要區別。

Serial Old （單線程標記整理算法 ）

Serial Old是Serial垃圾收集器的老年代版本，一樣是一個單線程的收集器，使用標記整理算法，主要是運行在Client模式下老年代的垃圾收集器，若是在Server模式下，還有兩個功能：在 JDK1.5 以前版本中與新生代的 Parallel Scavenge 收集器搭配使用；做爲年老代CMS備用垃圾收集器，在併發收集發生「Concurrent Mode Failure」時使用。

Parallel Old （多線程標記整理算法）

Parallel Old是Parallel老年代垃圾回收器，使用多線程標記整理算法，在Jdk1.6之前Parallel只能配合Serial Old使用，沒法保證總體的吞吐量，Parallel Old 是爲了提升老年代吞吐量而提供的。

CMS（多線程標記清除算法）

Concuuent mark sweep是一種年老代垃圾收集器，主要目標是獲取最短垃圾回收停頓時間，和其餘老年代標記整理不同，它使用的多線程標記清除，最短垃圾回收停頓時間能夠爲頻繁交互的程序提升用戶體驗。整個過程爲如下四步

1. 初始標記：只是標記roots能直接關聯到的對象，速度很快，須要暫停其餘線程。 2. 併發標記：進行roots跟蹤的過程，和用戶線程一塊兒工做，不須要暫停其餘線程。 3. 從新標記：爲了修正在併發標記時，用戶操做產生變更的一部分對象引用標記記錄，須要暫停其餘線程。 4. 併發清除：清除不可達對象，和用戶線程一塊兒工做，不須要暫停其餘線程。 因爲是使用是標記清除，可能出現「Concurrent Mode Failure」失敗而致使一次Full GC，因爲CMS在併發清除的時候還會有垃圾進來，若是CMS預留空間沒法知足程序須要，虛擬機就會啓動備用方案：臨時啓用Serial old收集器回收老年代資源，這樣停頓時間就會更長，所以還須要留有空間來存儲垃圾，不能等到老年代被填滿了在進行GC，設置CMSInitiatingOccupancyFraction（默認是92），只有達到這個峯值纔會進行垃圾回收，配合UseCMSInitiatingOccupancyOnly一塊兒使用，只有CMSInitiatingOccupancyFraction設置後纔會生效，若是不指定CMSInitiatingOccupancyFraction，JVM僅在第一次使用設定值，後續則自動調整。 CMS沒法浮動垃圾會產生碎片，若是碎片不少，沒法放入大對象，不得不提早觸發一次Full GC，爲了防止這種狀況出現，CMS提供了UseCMSCompactAtFullConllection開關參數（默認開啓），用於頂不住要Full GC的時候來進行內存碎片整合。因爲碎片整合是沒法併發的，空間問題解決了可是停頓時間就長了，還須要設置CMSFullGCBeforeCompaction（默認0次，表示每次次Full GC的時候都會壓縮），這個參數設置多少次不壓縮Full GC後，而後來一次帶壓縮的。

G1（多線程標記整理算法）

Garbage first（UseG1GC ）收集器是當今收集器技術發展的最前沿成果之一，它是一款面向服務端應用的垃圾回收器，相對比CMS，G1是兩個優勢：1.基於標記-整理，不會產生碎片。2.能夠很是精確控制停頓時間（XX:MaxGCPauseMillis），在不犧牲吞吐量的狀況下，實現低停頓垃圾回收。它將整個堆分爲若干個大小相等的獨立區域（Region）（Eden區 Survivor區 Old區 Humongous區）Humongous爲放至巨型對象，雖然保留新生代和老年代概念，可是再也不是物理隔離，它們都是一部分Region（不須要連續）的集合。

類加載機制

加載時機

類從加載到虛擬機內存中開始，到從內存中卸載，它的整個生命週期包括：加載、鏈接（驗證、準備、解析）、初始化、使用、卸載。 加載、驗證、準備、初始化和卸載這五個階段的順序是肯定的，類加載必須按照這種順序來加載，而解析就不必定了，它在某些狀況下能夠在初始化後再開始，符合Java語言的運行時綁定。

加載

會在內存中生成一個這個類的Class對象，做爲方法區這個類的各類數據入口。這裏的並非從Class文件中獲取，既能夠從ZIP包中讀取（jar、war），也能夠在運行時動態生成，也能夠從其餘文件生成（JSP轉爲Class對象）。

驗證

是爲了確保Class文件的字節流包含的信息是否符合當前虛擬機的要求，而且不會危害虛擬機自身。分爲四個階段完成： 1. 文件格式驗證：驗證字節流是否符合Class文件格式規範。 2. 元數據驗證：驗證字節流的信息是否符合Java語言規範要求。 3. 字節碼驗證：肯定程序語義是合法的、符合邏輯的。 4. 符合引用驗證：對常量池中符號引用的信息進行匹配性校驗。

準備

是爲類變量分配內存並初始值的階段。 類變量即被static修飾的變量，不包括實例變量。注意這裏所說的初始值概念，好比一個類變量定義爲：public static int a = 8080；實際上變量 a 在準備階段事後的初始值爲 0 而不是 8080，將 v 賦值爲 8080 的 put static 指令是程序被編譯後，存放於類構造器client方法之中。可是注意若是聲明爲：public static final int a = 8080；在編譯階段會爲 a 生成 ConstantValue 屬性，在準備階段虛擬機會根據 ConstantValue 屬性將 a 賦值爲 8080。

解析

虛擬機將常量池中的符合引用替換爲直接引用。符號引用能夠當作一個標識，好比一個方法、接口等，直接引用則是指向內存中的地址。

初始化

類加載最後一個階段，除了加載能夠自定義累加器以外，其餘都是由JVM自動完成，到了初始化階段，纔開始真正的執行類中Java代碼。特別注意如下狀況並不會觸發初始化： 1. 經過子類引用父類的靜態字段，只會觸發父類的初始化，而不會觸發子類的初始化。 2. 定義對象數組，不會觸發該類的初始化。 3. 常量在編譯期間會存入調用類的常量池中，本質上並無直接引用定義常量的類，不會觸發定義常量所在的類。 4. 經過類名獲取 Class 對象，不會觸發類的初始化。 5. 經過 Class.forName 加載指定類時，若是指定參數 initialize 爲 false 時，也不會觸發類初始化，其實這個參數是告訴虛擬機，是否要對類進行初始化。 6. 經過 ClassLoader 默認的 loadClass 方法，也不會觸發初始化動做。

第一種狀況：

輸出結果： I am father 1

第二種狀況：

無任何輸出

第三種狀況

輸出結果：1

類加載器

對於一個類來講，都須要由加載它的類加載器和這個類自己一同確立在Java虛擬機中的惟一性。在比較兩個類是否相等，只有在同一個類加載器加載的狀況下才有意義。JVM提供了三種類加載器：

啓動類加載器（Bootstrap ClassLoader）

負責加載JAVA_HOME\lib目錄中的或經過設置-XbootClassPath參數指定的路徑中的，而且是虛擬機識別（按文件名識別）的類庫加載到虛擬機內存中。

擴展類加載器（Extension ClassLoader）

負責加載JAVA_HOME\lib\ext目錄中的或者經過 java.ext.dirs系統變量指定路徑中的類庫。

應用程序類加載器（Application ClassLoader）

負責加載用戶路徑（ClassPath）下的類庫。 JVM經過雙親委派模型進行類加載，固然咱們也能夠繼承ClassLoader實現自定義類加載器。

雙親委派

當一個類收到了類加載請求後，首先本身不會嘗試加載，而是把這個請求交給父類加載，每一層類加載器都是如此，只有當父類沒法加載子類纔會嘗試本身加載，不論是哪一個加載器加載這個類，最終都委派給頂層的啓動類加載器，這樣就保證了使用不一樣類加載器獲得的都是同一個對象，保證惟一性和安全性。