初探JVM总结

1. 什么是JVM

   • Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写 。本质上是一个程序。

   • java语言运行的平台，是ava跨平台的根本。

     

2. java默认的三种类加载器

   • BootStrap ClassLoader：启动类加载器

     负责加载java核心包也就是rt.jar里面的所有Class。该加载器由C++实现

   • ExtClassLoader：扩展类加载器

     负责加载java平台扩展的一些包，主要是libext目录下的一些jar包

   • AppClassLoader：应用类加载器

     负责加载classpath中指定的jar以及目录中的class

     classpath：存放各种配置资源文件，存放模板文件，存放java文件编译后的class文件……

      

3. 双亲委派机制

   • 当AppClassLoader或ExtClassLoader加载到一个class是，它首先把这个类委托给BootStrap ClassLoader去加载完成

   • 如果 BootStrap ClassLoader 加载失败，会使用 ExtClassLoader 来尝试加载

   • 如果 ExtClassLoader 也加载失败，会尝试使用 AppClassLoader 来尝试加载

   • 如果 AppClassLoader 也加载失败，则会报出 ClassNotFoundException 异常

     好处： 防止内存中出现多份同样的字节码(安全性角度)

     注意： 类加载器在成功加载某个类之后，会把得到的类的实例缓存起来。下次再请求加载该类的时 候，类加载器会直接使用缓存的类的实例，而不会尝试再次加载。

     

4. JVM中的栈

   • 栈的存取顺序是先进后出,后进先出

   • 栈在线程被创建的同时被创建，每个线程有一个私有栈

   • 栈由许多帧组成，叫栈帧，

   • 每次调用方法都会创建一个新的栈帧，用来存储这个方法的数据

   • 栈帧的大小各不相同，取决于方法的参数、局部变量和算法

   • 当一个方法被执行时，程序只能访问当前栈帧的数据，你能看到的只有栈顶的帧

   • 当前方法结束执行（抛出异常终止或是正常return结束）， 当前栈帧会弹出java栈

   • Java帧上的所有数据都是此线程私有的 ，任何线程都不能访问另一个线程的数据

     

5. JVM中的堆

   • java堆内存分为堆内存和非堆内存，堆内存分为年轻代（ Young Generation ） 、老年代（Old Generation），非堆内存就一个永久代（Permanent Generation）。

   • 年轻代又分为伊甸园区（Eden space）和幸存区（Survivor）。Survivor区由FromSpace和ToSpace组成。Eden区占大容量，Survivor两个区占小容量，默认比例是8:1:1。

   • 堆内存用途：存放的是对象，垃圾收集器就是收集这些对象，然后根据GC算法回收。

   • 堆内存用途：永久代，也称为方法区，存储程序运行时长期存活的对象，比如类的元数据、方法、常量、属性等。 当GC回收一定次数后还没有清除的对象，就会到永久代

   • 在JDK1.8版本废弃了永久代，替代的是元空间（MetaSpace），元空间与永久代上类似，都是方法区的实现，他们最大区别是：元空间并不在JVM中，而是使用本地内存。

     

6. GC和Full GC

   • GC回收新生代

   • Full GC回收新生代，老年代，元空间

     

7. GC垃圾回收算法

   • 复制算法

     • 将内存空间分为两块相同的存储空间，每次只使用一块，GC时，将正在使用的内存中的存活对象复制到另一块存储空间中，然后清除正在使用的空间的所有对象 ，适合幸存区

     • 优点： 存活对象相对少时，效率很高

     • 缺点：浪费了内存空间，假设对象100%存活，多了一半空间永远是to

   • 引用计数法

     • 每一个对象都有一个counter，只要有任何一个对象引用了该对象，则其counter加1

     • 当引用失效时，counter减1，当counter为0时，对象不存在任何引用，在GC时被清除

     • java虚拟机未采用引用计数法GC

   • 标记清除法

     • 标记所有的可达对象（存在引用的对象），则未被标记的对象就是不存在引用的垃圾对象,GC时清除所有未被标记的对象

     • 标记清除法的GC时经历标记 + 清除两个过程，先标记，后清除

     • 产生空间碎片

   • 标记压缩算法

     • 标记压缩法是对标记清除法的优化，所以也叫标记清除压缩法。和标记清除法一样，先标记所有的可达对象（存在引用的对象），不同的是，标记完成后并不是直接清除未标记的垃圾对象，而是将所有的被标记的对象（即存活对象）压缩到内存空间的一端后在清理边界外所有的空间。

     • 分为标记-压缩-清除三个步骤

       

   总结

   内存效率：复制算法 > 标记清除算法 > 标记压缩算法（时间复杂度）

   内存整齐度：复制算法=标记压缩算法 > 标记清除算法

   内存利用率：标记压缩算法 = 标记清除算法 > 复制算法

8. GC分代算法

   • 将内存空间根据对象的特点不同进行划分，选择合适的垃圾回收算法，以提高垃圾回收的效率。

   • 老年代因为对象的存活率高（复制的代价就要高），也没有担保空间，所以采用标记清除/压缩法

   • 新生代采用复制算法