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1、面试的需要
学过java的程序员对jvm应该不陌生#xff0c;程序员为什么要学习jvm呢#xff1f;其实不懂jvm也可以照样写出优质的代码#xff0c;但是不懂jvm会被大厂的面试官虐的体无完肤。
2、高级程序员需要了解
jvm作用
jvm负责把编译后的字节码转换…为什么学习jvm
1、面试的需要
学过java的程序员对jvm应该不陌生程序员为什么要学习jvm呢其实不懂jvm也可以照样写出优质的代码但是不懂jvm会被大厂的面试官虐的体无完肤。
2、高级程序员需要了解
jvm作用
jvm负责把编译后的字节码转换为机器码
jvm内部构造
1.类加载部分负责把硬盘上字节码加载到内存中运行时数据区
2.运行时数据区负责存储运行时产生的各种数据 类信息对象信息方法信息……
3.执行引擎负责将字节码转为机器码
4.本地方法接口调用本地方法 Object类中的 hashCode()--拿对象的内存地址
public native int hashCode();
private native int read0() throw IOEception;
垃圾回收部分 jvm类加载系统
1.类加载子系统概述
类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载class文件类加载系统只负责class文件的加载至于它是否可以运行则由执行引擎决定。
加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间 类加载系统负责将硬盘上的字节码文件加载到jvm中生成类的Class对象存储在方法区。
类就是一个模板
2、类加载过程
1.加载
以二进制字符流进行读取
在内存中为类生成Class对象
2.链接
·验证检验被加载的类是否有正确的内部结构并和其他类协调一致
·准备 为类的静态属性进行初始化的赋值
准备阶段 先赋值为默认0 在初始化阶段赋值为‘123’
·解析 把字节码的符号引用 替换成 内存中的直接引用地址 3.初始化
初始化阶段主要是为类中的静态成员进行赋值
因为类加载执行完初始化阶段才说明类加载完成了。
类在哪些情况下会被加载
调用类中静态成员变量方法
new关键字调用
执行该类的main()
反射加载类 Class class.forName(地址);
子类被加载 类在以下两种情况下是不会被加载的 1.类作为数组类型 Demo[] demo new Demo[10]; //new的数组对象 不是Demo对象
2.只是访问类中的静态的常量 System.out.println(Demo.P);// 优化 不加载整个类了只获取到用到的静态常量类加载器
类加载器就是实际负责读取类的功能 类加载器分类
站在jvm的角度上分为
引导类加载器不是用java写的是用c/c负责读取加载java中底层系统库
java写的类加载器用来读取我们写的应用程序 在细分类加载器
1.启动类加载器
C/C语言实现负载加载java核心类库系统库 java.lang
2.扩展类类加载器
用java语言实现的继承ClassLoader类加载jre下面扩展类的 jre/lib/ext 子目录
3.应用程序类加载器
用java语言实现的,继承ClassLoader类,用于加载用户自己定义的类(开发的应用程序). 双亲委派机制
当加载一个类时,总是先让他的父级类加载器去加载,确保把系统中类优先加载,直到父类加载器找不到类时,再逐级向下,让子类加载器加载,
如果子级也找不到,最终抛出类找不到异常
为什么这样做?
防止我们自己写的类替换了系统中的类 如何打破双亲委派机制
自定义类加载器
MyClassLoader extends ClassLoader
//重写findClass() 运行时数据区
存储运行时产生的各种数据
程序计数器
程序计数器用来记录每一个线程执行的指令位置,
速度是最快的,是线程私有的(每一个线程都会有一个程序计数器)
此区域不会出现内存溢出,也不会垃圾回收
虚拟机栈
栈是运行的,解决程序方法执行,在虚拟机栈中运行我们java自己写的方法
调用方法,方法入栈,运行结束出栈(先进后出 栈顶的方法,称为当前栈帧)
一个方法就是一个栈帧,在栈帧中存储局部变量,运行结果……
虚拟机栈也是线程私有的线程之间互相隔离
栈区域不存在垃圾回收但是会存在内存溢出问题
栈帧中存储什么内容?
局部变量表 int a10;
操作数栈(计算过程) int c ab;
方法返回地址
本地方法栈
本地方法栈是用来执行调用的本地方法的.
是线程私有的,不会存在垃圾回收,
会出现内存溢出问题
堆
堆概述
堆的作用是用来存储java语言产生的对象的.
是运行时数据区中最大的一块内存空间,空间大小可以设置
堆空间是所有线程共享的.
对空间是垃圾回收的重点区域,堆中没有被使用到的垃圾对象,会被垃圾回收器回收调用
堆空间区域划分
堆分为
新生区(新生代 年轻代)
伊甸园区
幸存者0区
幸存者1区
老年区(老年代)
为什么分区(代)?
可以将不同生命周期的对象存储在不同的区域,针对不同的区域采用不同的垃圾回收算法,使得垃圾回收策略更加优化. 对象创建存储过程
新创建的对象都存储在伊甸园区
当垃圾回收时,将还被使用的对象,转移至某一个幸存者区,将伊甸园区进行清除,
当下一次垃圾回收时,将伊甸园区存储的对象与当前正在使用的幸存者区存活的对象,转移至另一个幸存者区(每一次会空闲一个幸存者区)
当一个对象经历过15次垃圾回收后,仍然存活的话,那么就把该对象移动到老年代,
老年代就比较少的进行垃圾回收,在老年代空间不足时,对老年代会进行垃圾回收,
当回收后,内存仍然不足时,会触发FULL GC(整堆收集 应尽量避免)
当整堆收集后仍然不够使用,那么就会出现内存溢出错误 --OOM jvm调优
可以根据程序具体的使用场景对运行时数据区的各种空间大小调整 例如堆方法区
对垃圾回收器进行选择根据使用的场景选择单线程的或者是多线程的 方法区
方法区主要用来存储加载的类 信息
方法区的大小也是可以设置的
方法区也会进行垃圾回收方法区也可能会出现内存溢出的问题
方法区的垃圾回收
方法区的垃圾回收是对类信息进行回收的
类信息如果不再被使用类信息也可以被卸载
卸载条件
该类所产生的对象都不存在了
该类的Class对象也不再被使用了
加载该类的类加载器也被回收了. 本地方法接口
是虚拟机中专门用来调用本地方法的接口 什么是本地方法
在java中被native关键字修饰的方法没有方法体不是用java语言实现的方法用C/C在操作系统底层实现的方法
Object hashCode() 获取对象内存地址 涉及到读取内存
IO中读文件输入文件 操作硬盘 read0();
启动线程 native void start0(); 启动线程 就是把这个线程注册到操作系统
java中为什么要调用本地方法
因为java属于应用层语言有时候需要对硬件系统资源进行调用
此时就不方便再一个系统资源不允许应用层程序直接调用
那么就需要通过本地方法 调用操作硬件资源 执行引擎
1.执行引擎是java虚拟机核心的组成部分之一
主要作用是将加载到虚拟机中的字节码再次转换为机器码字节码并不是系统能够直接执行的机器码
执行引擎可以通过解释/编译两种方式 实现将字节码转为机器码
java程序执行过程中涉及两次编译
第一次 .java源代码 通过jdk javac 调用编译器 --.class文件 称为前端编译
第二次 通过执行引擎 将字节码 编译为 机器码 称为后端编译 将字节码转为机器码有两种方式
解释器解释执行对字节码逐行进行解释翻译重复性的代码也是每次都要解释执行效率低
编译器编译执行对某一段字节码进行整体编译然后存储起来以后使用时不再需要编译了效率高。
编译器会针对执行过程中的热点代码进行编译并缓存起来 为什么要使用解释执行和编译执行并存这样的设计
程序开始运行时解释器可以立即发挥作用投入使用
而编译器虽然执行效果高但是前期需要对热点代码进行跟踪和编译需要消耗时间 垃圾回收
什么是垃圾对象
垃圾是指在运行程序中没有任何引用指向的对象
就是一个对象 不再被任何的引用所指向。
没有任何引用所指向的对象
垃圾对象如果不清理新的对象可能没有足够的空间可能会导致内存的溢出问题。
垃圾回收发展
早期c/c这类语言内存管理都是手动的使用时申请使用完后手动释放
优点对内存管理更加精确效率高
缺点增加程序员的负担控制不好容易出事忘了释放误操作内存空间 后来发展为自动回收
javaC#…都采用自动垃圾回收
优点解放了程序员
缺点会占用一些内存空间(垃圾不是出现后立即回收的)降低了程序员管理内存的能力
哪些区域会出现垃圾回收
堆 对象 频繁回收年轻代 较少回收老年代
方法区 类信息卸载 整堆收集时会进行回收 FULL GC 内存溢出与内存泄漏
内存溢出内存不够用了
内存泄漏系统中那些用不到的但是又不能回收的对象
案例单例对象
数据库连接对象IO流socket 这些提供close()类
用完之后,如果没有关闭, 垃圾回收器是不能主动回收这些对象的.
内存泄漏,虽然不能直接触发内存溢出,但是长期有对象不能被回收,也是导致内存泄漏的原因之一. Stop the world
垃圾回收时。会经历两个阶段一是标记阶段 二是回收阶段。
在标记和回收时需要我们的用户线程暂停不暂停的话 在标记和回收时可能会出现错标和漏标 垃圾回收阶段算法
1.垃圾标记阶段
将虚拟机中不再被任何引用指向的对象标记出来在垃圾回收阶段就会将标记出来对象进行回收
垃圾标记阶段相关算法
引用计数算法(存在缺陷的,没有被虚拟机所使用的)
设计思想: 在对象中维护一个整数计数器变量 当有引用指向对象时,计数器就加一,相反就减一(引用断开)
优点: 设计实现简单,容易分辨对象是否是垃圾对象
缺点:需要维护一个变量存储引用数量,频繁修改引用计数器变量,占空间,还耗时
最重要的是,无法解决循环引用问题
可达性分析算法(根搜索法)
设计思想从一些可以被称为GCRoots的对象开始向下查找只要某一个对象与GCRoots对象有联系的就可以判定对象是被使用的与跟对象引用链没有任何关系的对象可以视为垃圾对象
哪些对象可以作为GCRoots(根对象)
1.虚拟机栈中被调用的方法所使用的对象
2.类中的静态属性
3.虚拟机中使用的系统类对象
4.所有被同步锁synchronized持有的对象 对象中的finalize机制
Object类中有一个finalize()这个方法是在对象被回收之前由虚拟机自动调用的
在对象被回收前需要执行的一些操作就可以在此方法中编写
finalize()方法可以在子类中重写
finalize()方法指挥被调用一次第一次被判定为垃圾要对其回收调用finalize()对象有可能又被引用了对象就不能被回收当下一次被判定为垃圾对象时就不会调用finalize() 由于finalize()方法存在被标记为垃圾的对象也不是非死不可的。
可以将对象分为三种状态
可触及被GCRoots引用的 不是垃圾对象
可复活的被判定为垃圾的,但是finalize()方法还没有被调用过的
不可触及的必死无疑的被判定为垃圾且执行过finalize()方法 2.垃圾回收阶段
1.标记-复制算法
将内存可以分为多个较小的块当发生垃圾回收时将一个区域中存活的对象复制到另一个区域
在另一个区域从头开始排列清除当前垃圾回收的区域
优点清理之后内存没有碎片
不足回收时需要移动对象所以适合小内存块而且存活对象少的情况
适合用于新生代
2.标记-清除算法
将被标记为垃圾的对象地址进行记录。后面如果分配新对象判断垃圾对象空间能否存储下新的对象,
如果能存储下,用新对象直接覆盖垃圾对象即可
存活对象是不发生移动的.
优点:不会移动对象
不足:回收后,内存空间碎片化
3.标记-压缩(整理)算法
将存活的对象会移动到内存区域的一端,按顺序排列(压缩),清理边界以外的空间,在标记清除的基础上进行一次内存整理.
优点:回收后没有内存碎片 标记-清除和标记压缩对比
标记-清除:不移动存活对象
标记-压缩:会移动存活对象
两者都适合用于老年代对象回收
先使用标记-清除,当老年代 空间不足时,或者不能存储一个比较大的对象时,在使用标记-压缩算法 垃圾回收时,根据不同的分区采用不同的回收算法
新生代 : 标记-复制
老年代 : 标记-清除 标记-压缩 垃圾回收器
什么是垃圾回收器
垃圾回收器,是对垃圾回收过程实践者(落地)
不同的虚拟机中,垃圾回收器种类也是很多的
有哪些垃圾回收器 特点
垃圾回收器分类:
从线程数量上分:
单线程 垃圾回收线程只有一个
多线程 有多个垃圾回收线程
从工作模式上分:
独占式:垃圾回收线程执行时,其他用户线程需要暂停(stop the world)
并发式: 垃圾回收线程和用户线程可以做到并发执行
从分区角度上分
新生代
老年代 垃圾收集器性能指标:
吞吐量
用户线程暂停时间重点
回收时内存开销
Serial 单线程 新生代
Serial Old, 单线程 老年代
ParNew、Parallel Scavenge, 多线程 新生代收集器
Parallel Old, 多线程老年代收集器
CMS, 多线程老年代收集器 开创了垃圾收集线程与用户线程并发执行的先例
并发标记清除 收集器
初始标记 --独占执行
并发标记 --并发执行
重新标记 --独占执行
并发清除 --并发执行
G1
G1垃圾回收器继承了CMS中垃圾收集线程和用户线程并行执行的特点减少了用户线程暂停的时间
同时将新生代和老年代的各个区域又划分成更小的区域对每个区域进行跟踪
优先回收价值高的区域垃圾多的区域例如可以把伊甸园区可以分成好几个小的区域
提升回收效率提高了吞吐量不再区分年轻代和老年代可以做到对整个堆进行回收。
非常适合服务器端程序大型项目
设置垃圾回收器
