JVM原理

一、概念

JVM是Java-Virtual-Machine的缩写，即Java虚拟机。JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

首先一次编译处处运行是学习Java语言都知道的事情，其实并不是Java语言跨平台，是JVM跨平台，Jvm运行时并不是执行Java文件，而是执行编译后的.class文件。

字节码文件即JVM可以识别并执行的二进制文件，不同的编程语言经过编译器编译处理之后，转换成统一的字节码规范文件，这样JVM就可以执行。

跨平台的特性即JVM虚拟机可以运行在不同的计算机系统上，例如经常使用的Linux系统，MacOS系统，Win系统，一次编译，处处运行就是这样理解的。

二、结构

1、类加载器：类加载器用来加载Java类到JVM虚拟机中，源代码程序.java文件在经过编译器编译之后就被转换成字节代码.class文件，类加载器负责读取字节代码，并转换成java.lang.Class类的一个实例。

2、运行时数据区（内存模型）

    2.1、堆：存储对象。垃圾回收机制（GC）。

    2.2、栈：

        2.2.1、局部变量表

        2.2.2、操作数栈

        2.2.3、动态链接：将符号引用转换为直接引用

        2.2.4、方法出口

    2.3、本地方法栈：为 JVM 运行 Native 方法准备的空间，由于很多 Native 方法都是用 C 语言实现的，所以它通常又叫 C 栈。

    2.4、方法区（元空间）：存储类信息、常量、静态变量。

    2.5、程序计数器：相对较小的一块内存空间，作用可以理解是当前线程所执行的字节码的行号+1的指示器，记录当前线程执行到哪一行代码。（随着程序的运行，由字节码执行引擎动态修改）

3、字节码执行引擎：Java虚拟机最核心的组成部分，输入的是字节码，处理过程是字节码解析，输出执行结果。

三、垃圾回收（GC）

1、结构：

堆内部由年轻代（1/3）和老年代（2/3）组成。

年轻代由eden区和survivor（s0/s1）区组成。

minor GC对年轻代进行垃圾收集，full GC对整个堆进行垃圾收集。

 

2、垃圾收集底层如何实现的？

由字节码执行引擎开启垃圾收集线程。

可达性分析算法：将GC Roots对象作为起点，从这些节点乡下搜索引用的对象，找到的对象都标记为非垃圾对象，其余为垃圾对象。

GC Roots根节点：线程栈的本地变量、静态变量、本地方法栈的变量等等。

3、JVM调优工具（阿里巴巴Arthas）

Arthas是阿里巴巴在2018年9月开源的Java诊断工具。

3.1、下载好jar包后，使用“java -jar arthas-boot.jar”命令启动

3.2、选择想要监控的程序，输入其序号

3.3、使用“dashboard”命令查看

3.4、使用“thread id”查看异常（如cpu站比高，状态一直为blocked）的线程