关于JVM：内容以及流程释义

对于JVM、GC、类加载，很多人摸不清楚头绪，不知道他们之间的关系。误以为GC和类加载还有JVM区分统称垃圾回收，实则他们包含的东西很多，很细，完整的了解正个JVM的加载过程，就需要全面理解这些东西。

我认为的理解相互关联步骤：

类的加载过程

通过类的加载延伸到gc的编译原理

根据gc得到解决方案并拓展锁知识

根据这些完全熟悉gc的生态链

下面开始开始简述相关知识。

1.内存区域类型

*.寄存器：最快的存储区, 由编译器根据需求进行分配,我们在程序中无法控制；

*. 栈：存放基本类型的变量数据和对象的引用，但对象本身不存放在栈中，而是存放在堆（new 出来的对象）或者常量池中(对象可能在常量池里)（字符串常量对象存放在常量池中。）；

*. 堆：存放所有new出来的对象；

*. 静态域：存放静态成员（static定义的）；

*. 常量池：存放字符串常量和基本类型常量（public static final）。有时，在嵌入式系统中，常量本身会和其他部分分割离开(由于版权等其他原因)，所以在这种情况下，可以选择将其放在ROM中 ；

*. 非RAM存储：硬盘等永久存储空间

2.堆栈空间分配

栈（操作系统）：由操作系统自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

堆（操作系统）： 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收，分配方式倒是类似于链表

3.堆栈缓存方式

栈使用的是一级缓存， 他们通常都是被调用时处于存储空间中，调用完毕立即释放。

堆则是存放在二级缓存中，生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定（并不是一旦成为孤儿对象就能被回收）。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。

4、数据结构中的堆和栈

堆和栈在数据结构中是两种不同的数据结构。 两者都是数据项按序排列的数据结构。

栈：像是装数据的桶或者箱子

栈是大家比较熟悉的一种数据结构，它是一种具有后进先出的数据结构，也就是说后存放的先取，先存放的后取，这就类似于我们要在取放在箱子底部的东西（放进去比较早的物体），我们首先要移开压在它上面的物体（放入比较晚的物体）。

堆：像是一颗倒立的大树

堆是一种经过排序的树形数据结构，每个节点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构是指二叉树。堆的特点是根节点的值最小（或最大），且根节点的两个树也是一个堆。由于堆的这个特性，常用来实现优先队列，堆的存取是随意的，这就如同我们在图书馆的书架上取书，虽然书的摆放是有顺序的，但是我们想取任意一本时不必像栈一样，先取出前面所有的书，书架这种机制不同于箱子，我们可以直接取出我们想要的书。

一.类加载

1.类加载的过程

（1）将class文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区中的运行时数据结构，在堆中生成一个类的java.lang.Class对象，作为方法区类数据的访问入口，这个过程需要类加载器参与。

（2）分为三个阶段：

        1）验证阶段：验证文件的安全性，防止对jvm本身造成危害；

        2）准备阶段：正式为类变量（static变量）分配内存并设置类变量初始值

        3）解析阶段：虚拟机常量池的符号引用替换为字节引用过程
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（3）执行类构造器初始化类对象；

总结：初始化-加载-销毁

2.由类加载过程延伸的问题

（1）类加载器？

   虚拟机提供了3种类加载器：

         启动类加载器：主要加载的是JVM自身需要的类，这个类加载使用C++语言实现的，是虚拟机自身的一部分；

         扩展类加载器：负责加载JAVAHOME路径下的jdk中的一些类库；

         系统类加载器：负责加载CLASSPATH路径下的应用程序。
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（2）jvm以什么样的方式加载一个类

   采用的是按需加载的方式，也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象，而且加载某个类的class文件时，Java虚拟机采用的是双亲委派模式即把请求交由父类处理，它一种任务委派模式。 那么，一起来理解下双亲委派模式：
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双亲委派：如图，根据自定义类加载器-再到系统类-然后拓展类-最后引导类加载器。如果你在最下层系统类加载器中，编写了一个StringUtil,但是在引导类加载器也有一个相同类，默认只加载系统存在的StringUtil，主要原因是防止修改核心类，保证安全性， 双亲委派模式的好处是避免了一个类会被重复加载。

3.jvm什么时候决定加载一个类？

   1）创建对象就会触发加载；

   2）引用了该类的静态属性、方法都会触发类的加载；

   3）初始化子类也会导致父类被加载；
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4.java中创建对象的几种方式？

   1） new对象

   2） 用反射创建对象（代理）

   3） 克隆对象

   4） 序列化
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二.JVM

JVM定义：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。

线程私有区域：程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈（与线程生命周期一致）

线程共享区域：Java堆、方法区、运行时常量池

jvm主要知道它各个模块与作用即可。（小型独立运行的虚拟机）

三.GC

1.GC本质上就是对JVM内存管理的一个名词（垃圾回收）。

栈：和唯一的一个线程强绑定，线程出现就需要这块内存，线程结束，这块内存就可以回收了，这块内存的分配/回收时机是明确的，就不需要 GC 来操心。

常量池+方法区：首先，这两块内存占比较小，其次，里面的数据很少“失去作用”。回收这块内存性价比不高，也不是重点考虑的。

堆：GC 的重点就是如何管理堆上的内存。堆上的内存是以对象为单位进行管理的，分配与回收的都是一个完整的对象。因此，回收转换成了回收死对象的问题。

2.如何判断对象已死

死对象：没有引用指向的对象。

1）引用计数法ReferenceCount：无法解决对象的循环引用问题

给对象增加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器就+1；当引用失效时，计数器就-1；任何时刻计数器为0的对象就是不能再被使用的，即对象已"死"。 引用计数法实现简单，判定效率也比较高。
2）可达性分析算法

核心思想： 通过一系列称为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称之为"引用链"，当一个对象到GC Roots没有任何的引用链相连时(从GC Roots到这个对象不可达)时，证明此对象是不可用的。

GC Roots的对象包含下面几种：

   虚拟机栈（栈祯中的本地变量表）中引用的对象
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方法区中的静态属性不回收，所以有引用指向的对象必须活着，常量引用的对象

常量池中引用指向的对象

如果在GC过程中，可达性分析后对象的引用关系发生了变化，有可能造成对象回收错误，所以通常在GC中，会通知应用线程的执行（STW：Stop The World）

3.引用分类

1）强引用：被引用的对象必需活着

2）弱引用：gc就回收

3）虚引用：和引用无关，但是回收会通知

4）软引用：被引用的对象尽可能活着，但是内存紧张可以回收

4.垃圾回收算法

1）标记清除：标出所有需要回收的对象回收。

2）复制算法（新生代回收算法）：把空间分2区域，把使用的对象复制到新区域，便于区分回收。缺点：需要翻倍内存。

3）标记整理（老年代回收算法）：第一阶段标记被引用对象，第二阶段遍历堆，清除未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。（清除和复制的结合）

4）分代收集算法:根据对象存活周期分块，分为新生代和老年代。新生代采用复制，老年代采用标记整理

对象在Eden区分配

大多数情况下，对象在新生代中 Eden 区分配。当 Eden 区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

看看 Minor GC和Full GC 有什么不同呢？

Minor GC/Young GC：指发生新生代的的垃圾收集动作，Minor GC非常频繁，回收速度一般也比较快。

Major GC/Full GC：一般会回收老年代 ，年轻代，方法区的垃圾，Major GC的速度一般会比Minor GC的慢10倍以上。

Eden与Survivor区默认8:1:1 大量的对象被分配在eden区，eden区满了后会触发minor gc，可能会有99%以上的对象成为垃圾被回收掉，剩余存活 的对象会被挪到为空的那块survivor区，下一次eden区满了后又会触发minor gc，把eden区和survivor区垃圾对象回 收，把剩余存活的对象一次性挪动到另外一块为空的survivor区，因为新生代的对象都是朝生夕死的，存活时间很短，所 以JVM默认的8:1:1的比例是很合适的，让eden区尽量的大，survivor区够用即可