JavaEE初阶---JVM

一 : JVM简介

JVM 是 Java Virtual Machine 的简称，意为 Java虚拟机 .

虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件功能的、运行在一个完全隔离的环境中的完整计算机系统。

常见的虚拟机：JVM、VMwave、Virtual Box .

JVM 和其他两个虚拟机的区别：

1. VMwave与VirtualBox是通过软件模拟物理CPU的指令集，物理系统中会有很多的寄存器；
2. JVM则是通过软件模拟Java字节码的指令集，JVM中只是主要保留了PC寄存器，其他的寄存器都进
   行了裁剪 .

JVM 是一台被定制过的现实当中不存在的计算机 .

不管是现在仍在广泛使用JDK6，还是使用比较多的JDK8中，默认的虚拟机都是HotSpot；Sun/Oracle JDK和OpenJDK的默认虚拟机。从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用。

我们主要会介绍有关JVM的以下三方面内容 :

二 : JVM内存区域划分

java进程启动的时候 , 就会从操作系统这里申请来一大块内存 , 进行装修 , 会把场地划分成多个区域 , 每个区域又有不同的功能 !
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2.1 堆

堆的作用：程序中创建的所有对象都在保存在堆中.堆是最重要的区域,也是占地面积最大的区域.
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2.2 栈

2.3 方法区

用来存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据.
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误区辨析 :

2.4 程序计数器

占地最小的区域,只是单纯保存当前代码执行到哪个指令了(存储下一个要执行的指令地址).
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写好的代码 , 是被加载到内存里的 , 既然在内存里 , 每个指令都有对应的"地址" , 程序计数器就记录了当前执行到哪条指令了 , 相当于一个"书签" .

开发中可能会遇到这样的问题 :

1. StackOverflowException , 栈溢出 , 检查是否是方法调用层数太多了 , 尤其是出现了"无限递归" .
2. OutMemoryException , 堆溢出 , 检查是否是new的对象太多了 , 比如反复new对象并插入一个List里面 , 对象越积越多 , 就会把堆给撑满 !

三 : 类加载

编译生成的.class文件在硬盘里,Java进程启动(JVM启动),需要把.class文件从硬盘读到内存中,并构造出类对象,这就是类加载.
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在Java Language and Virtual Machine Specifications文档中的这个章节 , 就详细介绍了.class文件的格式 :

双亲委派模型

类加载中最典型的面试题:双亲委派模型,描述的是类加载中的"加载阶段",去那些目录里找.class文件.
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类加载器是JVM中特殊的模块,功能就是负责把类加载起来(完成类加载的工作) .

如果这一圈下来都没找到 , 就会抛出ClassNotFoundException !

为什么要按照这个双亲委派模型的规则来进行工作呢 ? 目的就是为了防止程序猿自己写了一个特殊的类 , 把标准库里的类给覆盖了 . 那么 , 如果自己写个类加载器器 , 是否仍然要遵守双亲委派模型呢 ? 答案是可以遵守 , 也可以不遵守 , 如Tomcat里加载一些webapps里的类时就有自己的类加载器 , 且并未遵守双亲委派模型 .

四 : 垃圾回收机制

为什么需要GC?

在C语言中, malloc动态申请内存 , 除非手动释放 , 否则就要等到程序结束时才会释放 . 在C中 , 内存释放全靠程序猿手动来保证 , 这是极其不靠谱的 . 合适的做法 , 是让机器自动保证 , 由机器自动负责回收不再使用的内存 , 这件事就是"垃圾回收机制" , 即GC .(garbage collection) .

那些内存才需要被回收呢 ?

1. 程序计数器不需要 , 这个空间是固定的 , 跟随线程一起销毁即可 ;
2. 栈不需要,栈这里主要就是局部变量,约定了变量出了作用域,就可以回收了.
3. 方法区,放的是类对象,主要任务是"类加载" , 很少会涉及到"类卸载" , 也就很少涉及到GC ;
4. 堆需要 , 放的是new出来的对象 , 用完之后 , 就需要被清理 , 此时就是GC的主战场了 .

注意 : 垃圾回收的基本单位是"对象" , 不是"字节" .

如何确定一个对象是不是垃圾呢 ?

1.引用计数

就是使用额外的计数器,记录某个对象,有多少个引用指向它.
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可以把对象想象成 , 小旅馆的一个房间 . 引用就是房间的房卡 . 如果客人手里有房卡 , 则房间是正在使用的状态 , 如果客人手里没有房卡 , 则房间就应该被回收了 .

这个方案确实可以解决问题 , 但是也有缺陷 :

正由于这些缺陷 , java中没有采用这种方式 , 而是使用了"可达性分析" .

2.可达性分析

以代码中一些特殊的变量作为起点 , 然后从起点出发 ,  看看那些对象能够被访问到 , 如果对象被访问到了 , 就标记成"可达" . 当完成一圈标记之后 , 剩下的就是"不可达" , 也就是"垃圾"了 .
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什么样的变量可以被称为"起点"呢 ?

GCRoot :

1. 局部变量表中的引用(栈里面的局部变量) , 栈有多个 , 每个线程一个 , 每个栈里又有很多栈帧 , 每个栈帧有一个自己的"局部变量表" . 所有线程的所有栈的所有局部变量表中的所有变量 , 都视为GCRoot .
2. 常量池中对应的对象 ;
3. 方法区中 , 静态引用类型的成员 .

优势 : 可达性分析相比于引用计数来说 , 不会占用额外的内存空间 ; 也不会涉及到循环引用的问题 .

具体的垃圾回收算法

1.标记-清除

2.复制算法

3.标记-整理

4.分代回收

这里涉及到几个经验规律 :

1. 伊甸区中的对象绝大多数活不过一轮GC ;
2. 如果一个对象生命周期比较短 , 很快就没了 ; 如果一个对象经历了几轮GC还没事 , 大概率其生命周期就很长了 .

一个小例外 : 如果当前有一个特别大的对象 , 不经历上述分代过程 , 直接进入老年代!!!因为大对象在复制算法中是很不友好的 .

以上就是四种基本的垃圾回收 . 算法实际上JVM具体是通过"垃圾回收器"来实现的上述算法 , 不同的垃圾回收器,其实针对上述算法的实现,还有一些具体的差异 . 面试中主要考的是垃圾回收算法,而不是回收器 !

本节内容到此结束 !!!