JAVA总结--jvm

VM，Virtual Machine 即虚拟机，指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

JVM，Java Virtual Machine 即Java虚拟机，在Java编辑器与OS操作系统之间的虚拟处理器，其模拟计算机的各种功能，将编译后的字节码解释成具体平台上的机器指令执行，从而实现Java的“一次编译，到处运行(Write once, run anywhere)

一、基本流程

开发人员编写Java代码(.java文件)，然后将之编译成字节码(.class文件)，再然后字节码被装入内存，一旦字节码进入虚拟机，它就会被解释器解释执行，或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。

在Java平台的结构中, 可以看出，Java虚拟机(JVM) 处在核心的位置，是程序与底层操作系统和硬件无关的关键。

它的下方是移植接口，移植接口由两部分组成：适配器和Java操作系统, 其中依赖于平台的部分称为适配器；JVM 通过移植接口在具体的平台和操作系统上实现；

在JVM 的上方是Java的基本类库和扩展类库以及它们的API， 利用Java API编写的应用程序(application) 和程序(Java applet) 可以在任何Java平台上运行而无需考虑底层平台, 就是因为有Java虚拟机(JVM)实现了程序与操作系统的分离，从而实现了Java 的平台无关性。 

JVM在它的生存周期中有一个明确的任务，那就是运行Java程序，因此当Java程序启动的时候，就产生JVM的一个实例；当程序运行结束的时候，该实例也跟着消失了。

二、Jvm结构

1、类加载器(ClassLoader)：负责从文件系统或者网络中加载Class信息，加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中可能还会存放运行时常量池信息，包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）

2、方法区(Method Area)：用于存储类结构信息的地方，包括常量池、静态变量、构造函数等。虽然JVM规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分， 但它却有个别名non-heap（非堆），所以大家不要搞混淆了。方法区还包含一个运行时常量池。

3、java堆(Heap)：在虚拟机启动的时候建立，它是java程序最主要的内存工作区域；几乎所有的java对象实例都存放在java堆中；方法区和堆是被所有java线程共享的。

4、jvm栈(Stack)：线程私有的内存空间；每当创建一个线程时，JVM就会为这个线程创建一个对应的jvm栈；

5、本地方法栈(Native Method Stack)：用于支持native方法的执行，存储了每个native方法调用的状态；jvm栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务；

6、程序计数器(PC Register)：线程私有，用于保存当前线程执行的内存地址。由于JVM程序是多线程执行的（线程轮流切换），所以为了保证线程切换回来后，还能恢复到原先状态，就需要一个独立的计数器，记录之前中断的地方；如果正在执行的是Natvie方法，这个计数器值则为空（Undefined）

7、执行引擎：负责执行class文件中包含的字节码指令；

•  java堆

存放对象实例；完全自动化管理的，通过垃圾回收机制，垃圾对象会被自动清理，而不需要显示的释放；

常见构成：新生代和老年代，Enden区和两个Survivor区（From和to）；Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可；一般按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms控制）

在绝大多数情况下，对象首先分配在eden区，在一次新生代回收之后，如果对象还存活，则进入s0或者s1，

每经过一次新生代回收，对象如果存活，它的年龄就会加1。当对象的年龄达到一定条件后，就会被认为是老年对象，从而进入老年代。

java堆、方法区和java栈之间的关系

package com.jvm;
public class SimpleHeap {
　　private int id;
　　public SimpleHeap(int id){
　　　　this.id = id;
　　}
　　public void show(){
　　　　System.out.println("My id is "+id);
　　}

　　public static void main(String[] args) {
　　　　SimpleHeap s1 = new SimpleHeap(1);
　　　　SimpleHeap s2 = new SimpleHeap(2);
　　　　s1.show();
　　　　s2.show();
　　}
}

该代码声明了一个类，并在main函数中创建了两个SimpleHeap实例。此时，各对象和局部变量的存放情况如图：

SimpleHeap实例本身分配在堆中，描述SimpleHeap类的信息存放在方法区，main函数中的s1 s2局部变量存放在java栈上，并指向堆中两个实例。

• java栈

线程私有的内存空间；先进后出的数据结构；主要内容为栈帧(至少包含局部变量表、操作数栈和帧数据区几个部分)；每一次函数调用，都会有一个对应的栈帧被压入java栈，每一个函数调用结束，都会有一个栈帧被弹出java栈(进栈出栈)

当前正在执行的函数所对应的帧就是当前帧（位于栈顶），它保存着当前函数的局部变量、中间计算结果等数据；

 

每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。 

两种异常状况：

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常(增大-Xss的值)；

如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

public static void recursion(){
　　　　count++;
　　　　recursion();
}

局部变量表是栈帧的重要组成部分之一；表中的槽位可以重用；

它用于保存函数的参数以及局部变量，局部变量表中的变量只在当前函数调用中有效，当函数调用结束，随着函数栈帧的弹出销毁，局部变量表也会随之销毁。

由于局部变量表在栈帧之中，因此，如果函数的参数和局部变量很多，会使得局部变量表膨胀，从而每一次函数调用就会占用更多的栈空间， 死循环下，函数的嵌套调用次数减少；

局部变量表中的变量也是垃圾回收根节点，只要被局部变量表中直接或者间接引用的对象都是不会被回收的。

可回收：方法结束变量失去引用后的方法外部，方法内变量被置null失去强引用，变量离开作用域并且再定义新变量复用空间；(销毁变量即可回收)

小问小答

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概念问题 https://www.toutiao.com/a6421302542316241154/

调优问题 https://www.toutiao.com/a6511998857537126925/

GC问题 https://www.toutiao.com/a6493469044564296205/