JVM概述

JVM作用：

????????負責將字節碼翻譯為機器碼，管理運行時內存

JVM整體組成部分：

????????類加載系統(ClasLoader)：負責將硬盤上的字節碼文件加載到內存中

????????運行時數據區(RuntimeData Area)：負責存儲運行時各種數據

????????執行引擎(Execution Engine)：負責將字節碼轉為機器碼

????????本地方法接口(Native Interface)：負責調用本地方法(非Java的方法)

????????垃圾回收(重點)

類加載系統

作用

????????負責將硬盤上的字節碼文件加載到內存中(運行時數據區中)

類什么時候被加載

????????1.在一個類寫一個main方法，運行main方法

????????2.new某個類對象時

????????3.使用類中的靜態成員

????????4.使用反射機制時

public class Hello {final static  int num = 10;static  int num1= 10;/*靜態代碼塊在類被加載時自動執行,目前可以看做一個類只被加載一次*/static {System.out.println("類被加載了");}public static void main(String[] args) {System.out.println("111111111");}
}public class TestHello {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {//new Hello();//System.out.println(Hello.num);// Class.forName("com.ffyc.javapro.jvm.classloader.Hello");/*創建的是數組對象,數組是Hello類型*/Hello [] hellos = new Hello[10];//只是訪問類中的靜態常量,類是不加載的,直接返回靜態常量值即可System.out.println(Hello.num);//System.out.println(Hello.num1);}
}

類加載的過程(了解)

????????加載階段：以字節流形式讀取文件

????????連接階段：驗證? ?準備? ?解析

????????初始化階段：主要為靜態成員變量初始化賦值

類加載器

????????類加載器就是負責加載類的實踐者

????????不同的類，是由不同的類加載器加載的

類加載器的分類：

????????啟動類加載器(引導類加載器)，不是用Java語言寫的，而是用C/C++寫的，負責加載虛擬機核心的類庫

????????擴展類加載器，是用Java語言寫的，負責加載jre/lib/ext目錄下的類

????????應用程序類加載器，是用Java語言寫的，負責加載程序員寫的項目中的類(target/class)

雙親委派機制

????????當收到類加載任務時，首先委派給上級的類加載器加載，如果上級類加載器還有父級，依次遞歸，直到最頂級的啟動類加載器，當父級類加載器找到類時，成功返回。

????????如果找不到，就要委派給子類加載器，如果子類加載器找到后，成功返回。

????????如果均未找到，那么就輸出ClassNotFoundException

為什么設計雙親委派機制

????????為了安全，避免了自己定義的類，替換了系統中的核心類

????????例如：自己創建java.lang.String，結果還是加載的系統中的String類

如何打破雙親委派機制

????????可以自定義類加載器

????????寫一個類? ?繼承ClassLoader類，

????????重寫findClass()；

????????自己用流將字節碼讀入

Class<?> clazz = defineClass(null, bytes, 0, bytes.length);
Object o = clazz.newInstance();//反射機制創建對象//com.ffyc.javapro.jvm.classloader.MyClassLoader@1b6d3586
System.out.println(clazz.getClassLoader());

運行時數據區

當類加載系統把類信息加載到內存后，存儲到運行時數據區

運行時數據區，根據不同的功能可以分為5個部分：

程序計數器

作用：程序計數器用來記錄線程執行的指令集的位置，因為線程在執行時cpu要進行切換執行，需要記錄線程執行的位置

特點：

? ? ? ? 1.是運行時數據區中空間最小的，運行速度最快的區域

? ? ? ? 2.每個線程都有一個屬于自己的程序計數器，是線程私有的，程序計數器生命周期與線程生命周期相同

? ? ? ? 3.程序計數器是運行時數據區中唯一一個不會有內存異常情況的區域

虛擬機棧

虛擬棧是運行單位,管理程序如何執行,調用一個方法,方法入棧執行,運行結束后,出棧.

虛擬機棧主要用來運行java語言寫的方法.

特點:

????????線程私有的,每個線程中調用的方法都在線程對應的虛擬機棧中執行.

????????棧中存儲局部變量

????????虛擬棧中不存在垃圾回收

????????虛擬機棧中會存在內存溢出問題(遞歸調用太深)

????????Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError 棧溢出錯誤

????????A線程中的方法不能調用B線程中的方法

????????先進后出

public void test(){int a = 10;//局部變量int b= 20;String s = new  String(); //s是引用類型,保存的是對象地址
}

當一個方法被調用后,被壓入到虛擬機棧中稱為一個棧幀,

棧幀內部結構:

? ? ? ??局部變量表(存儲局部變量的區域)

????????操作數棧(操作數棧就是用來計算的區域)

例如

int a= 10,int b=20;  //a和b存儲在局部變量表中
int c = a+b ;//計算時,把a和b從局部變量表加載到操作數棧運算,把 運算結果賦給c,把c寫回到局部變量表

????????方法返回地址: 記錄方法調用的位置,方法執行完成后要回到自己開的位置

本地方法棧

本地方法: 在java程序中,不是用java語言實現的方法, 由底層操作系統提供

? ? ? ? ? ? ? ? ?使用 native關鍵修飾的方法,沒有方法體

因為java語言屬于上層語言(開發上層應用程序),沒有權限與底層硬件進行交互(如讀取內存數據,讀取硬盤數據),

本地方法棧用來執行本地方法的,當程序中調用了本地方法,那么被加載到本地方法棧中運行.

特點:

????????線程私有的,每個線程都有屬于自己的本地方法棧

????????本地方法棧也會出現內存溢出情況

????????本地方法棧中不會出現垃圾回收

堆

概述

作用: 堆空間是用來存儲java中創建的對象的

特點: 堆空間是運行時數據區中最大的一塊內存空間,

? ? ? ? ? 還可以根據需要通過參數設置大小: -Xms:10m(堆起始大小) -Xmx:30m(堆最大內大小

? ? ? ? ? 堆空間是所有線程共享的.

? ? ? ? ? 堆空間會出現內存溢出情況的.

? ? ? ? ? 堆空間是垃圾回收的重點區域.

堆內存區域劃分

新生代(區):

????????伊甸園區

????????幸存者0(from)

????????幸存者1(to)

?老年代(區):

為什么要分區(代)

根據對象的存活周期,對象的大小放在不同的區域,不同的區域可以采用不同的垃圾回收算法.

會頻繁的回收新生代, 相對較少回收老年代.

可以對回收算法揚長避短.

對象創建內存分配過程

1.新創建的對象都存儲在伊甸園區(比較大的對象,可以直接分配到老年代)

2.當下次垃圾回收到來時,把伊甸園區存活的對象移動到幸存者0區,清空伊甸園區

3.當下次垃圾回收時,把伊甸園區中存活的對象和幸存者0區的存活對象移動到幸存者1區,清空伊甸園區和幸存者0區.

4.當一個對象經歷過最大上限15次垃圾回收后,依然存活,那么將此對象移動到老年代

堆空間參數

涉及JVM調優面試題

根據實際的需要。來調整JVM中原有的一些參數，如堆的初始化大小，分代年齡

官網地址: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html

-XX:+PrintFlagsInitial查看所有參數的默認初始值

-Xms:初始堆空間內存

-Xmx:最大堆空間內存

-Xmn:設置新生代的大小

-XX:MaxTenuringTreshold:設置新生代垃圾的最大年齡

-XX:+PrintGCDetails 輸出詳細的 GC處理日志

方法區

概述

方法區主要存放類信息(屬性，方法，靜態常量...)和編譯器編譯后的代碼，

也是線程共享的區域，

方法的大小也是可以設置的，方法區的大小決定可以加載多少的類，

方法區也是有可能出現內存溢出的。

方法區大小設置

Java 方法區的大小不必是固定的,JVM可以根據應用的需要動態調整.

????????元數據區大小可以使用參數-XX:MetaspaceSize指定

方法區的垃圾回收

????????方法區也是有垃圾回收的，方法區的垃圾回收主要回收的是類信息。

????????類信息回收條件是比較苛刻的：

1.該類所創建的對象已經不再使用，并且被回收了

2.該類的Class對象也不再被使用了

3.加載該類的類加載器也被回收了

線程共享：堆，方法

線程私有的：程序計數器，虛擬機棧，本地方法棧

會出現內存溢出：堆，方法，虛擬機棧，本地方法棧

會出現垃圾回收：堆，方法區

本地方法接口

虛擬機中負責調用本地方法的入口，本地方法運行在本地方法棧中。

什么是本地方法

? ? ? ? 被native修飾的方法，沒有方法體，是操作系統提供的方法

為什么Java中要調用本地方法

? ? ? ? Java屬于上層應用開發語言，沒有權限直接訪問計算機硬件(硬盤，內存，外設(喇叭))，需要調用本地操作系統提供的方法。

執行引擎(黑盒)

執行引擎在虛擬機中主要負責將加載到虛擬機中的字節碼 解釋/翻譯 為機器碼

.java-----jdk編譯--->.class? ?在開發階段（前端編譯）

.class-----執行引擎編譯--->機器碼? ?在運行階段（后端編譯）

什么是解釋器？什么是JIT編譯器？?

解釋器/解釋執行--->sql，html，css，js，python解釋執行? ?不需要整體編譯，由解釋器一行一行執行，

? ? ? ? 解釋執行特點：速度慢，不需要花費時間編譯

編譯執行，先把代碼整體進行編譯，生成另一種文件格式，

? ? ? ? 編譯執行特點：編譯后執行快，但是編譯需要花費一定的時間

jvm中的執行引擎在將字節碼編譯為機器碼時，采用半解釋，半編譯機制。

? ? ? ? 開始時，可以先采用解釋執行，立即投入到翻譯工作中，

? ? ? ? 等到編譯器編譯完成后，采用編譯執行

垃圾回收

Java語言特點

開源，跨平臺，面向對象，自動垃圾回收，線程，網絡...

概述

什么是垃圾？

一個對象沒有被任何引用指向，這個對象就可以被回收，就稱為垃圾對象，

垃圾對象如果不及時清理，導致新對象肯可能沒有空間存儲，進而導致內存溢出（內存不夠用了）

早期垃圾回收

早期是手動的回收 C和C++

????????malloc()

????????free()

給程序員帶來不便，如果忘記釋放，造成內存泄漏（對象不再使用，但是還占用著內存）

現在的語言多數采取了自動垃圾回收，例如java

程序員只需要new對象申請內存，不需要自己去釋放空間，解放了開發人員

應該關心哪些區域的回收？

重點是堆：頻繁回收新生代，較少回收老年代

方法區

內存溢出與內存泄漏

內存溢出：內存空間不足以運行程序，會報出內存錯誤（out of memory OOM）Error

內存泄漏：一些對象已經不再被使用l，但是垃圾回收器卻不能回收的對象，一直悄悄的占用著內存資源。

? ? ? ? 舉例：提供close()方法關閉資源的對象

? ? ? ? ? ? ? ? 數據庫連接對象，

? ? ? ? ? ? ? ? 網絡Socket

? ? ? ? ? ? ? ? IO讀取文件的對象

垃圾回收相關算法

垃圾標記階段算法

標記階段的目的：將堆內存中的對象進行檢查，檢查對象有沒有被引用指向。

標記階段涉及兩個算法：引用計數算法（現在的虛擬機已經不再使用了）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 可達性分析算法

引用計數算法：

? ? ? ? 思想：在每個對象中設置一個字段用來記錄引用的數量，有一個引用指向對象，計數器加一，一旦有引用斷開，計數器減一；

? ? ? ? 優缺點：實現思路簡單

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 計數器字段占用空間，加一，減一是需要開銷的，

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 重點是不能解決循環引用問題，A.B.C三個對象之間相互關聯引用，此時計數器都是1，但是可能與外界沒有聯系，外界不可能使用A.B.C這三個對象，垃圾回收器不能回收他們，造成內存泄漏問題。

????????????????????????Hello h1 = new Hello();? ? 引用計數器0

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Hello h2 = h1;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? h1 = null;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? h2 = null;

可達性分析算法（根搜索算法，追蹤性分析算法）

? ? ? ? 思想：從一些活躍對象開始進行搜索，只要跟根對象有聯系的對象，就不是垃圾對象，

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?與根對象沒有任何聯系的，即使對象之間存在引用關系，也可以判定為垃圾對象。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?解決了引用計數算法中的循環引用問題。

? ? ? ? 哪些對象可以作為根對象：

? ? ? ? 1.虛擬機中引用的對象? ?運行中的方法中引用的對象

? ? ? ? 2.類中的一些靜態成員變量

? ? ? ? 3.與同步鎖有關的對象

? ? ? ? 4.虛擬機內部的一些類Class類，異常類，類加載器

final finally{ } finalize()

Object類中finalize()

public  class Demo{protected void finalize() throws Throwable { Demo a = this;}
}

finalize()在對象被判定為垃圾后，在對象被真正回收之前由虛擬機自動調用，

在finalize()中執行一些最后要執行的功能，

finalize()只被執行一次

由于finalize()存在，對象可以分為3種狀態：

? ? ? ? 可觸及的：有引用指向的對象

? ? ? ? 可復活的：已經被判定為垃圾對象，但是fianlize()方法還沒執行過，有可能在finalize()中復活

? ? ? ? 不可觸及的：fianlize()已經被執行過了，并且又判定為垃圾了

垃圾回收階段算法

標記-復制算法

? ? ? ? 將內存分為兩塊，把正在使用中的內存塊的存活對象,復制到另一塊內存中,從內存塊的開始位置擺放,然后清除正在使用的內存塊.

????????對象會被移動, 適合存活對象少,垃圾對象多的場景, 適合新生代的回收.

標記-清除算法

????????不移動存活對象的,將垃圾對象中的地址記錄在一個空閑列表,有新對象到來時,可以把新對象分配到空閑列表中的內存地址上,覆蓋垃圾對象.

????????適合老年代回收,因為存活多且大,不需要移動對象.

標記-壓縮算法

????????將存活對象會壓縮到內存的一端,重新排列,將邊界外的空間進行清理,以減少內存碎片.

????????也是適用于老年代

垃圾回收器

標記階段算法和回收階段的算法都是方法論,垃圾回收器是真正回收的實踐者.

不同的jdk版本中提供不同的垃圾回收器, 不同的版本的jdk中可以由不同開發商實現垃圾回收器.

垃圾收集器分類

從線程數量分: 單線程垃圾收集器,只有一個線程進行垃圾回收

多線程垃圾收集器,有多個線程同時進行垃圾回收

從工作模式分: 獨占式垃圾收集器, 當垃圾收集線程執行時,其他程序線程會暫停執行

并發式垃圾收集器, 當垃圾收集線程執行時,可以允許其他程序線程同時執行

從回收的內存空間分: 新生代垃圾收集器

老年代垃圾收集器

jdk8中內置的垃圾回收器

Serial,Serial Old,

ParNew,Parallel Scavenge,Parallel Old,

CMS,

G1

重點了解2款垃圾收集器

CMS(Concurrent Mark Sweep，并發標記清除),這款垃圾收集器首創了垃圾回收線程和其他程序線程同時執行.

初始標記: 垃圾回收線程獨占的

并發標記: 用戶程序線程和垃圾回收線程同時執行的

重新標記: 垃圾回收線程獨占的

并發清理: 用戶程序線程和垃圾回收線程同時執行的

重置線程: 用戶程序線程和垃圾回收線程同時執行的