JVM

JVM内存模型

简图

程序计数器：jvm中的PC寄存器是对物理PC寄存器的一种抽象模拟。用来存储指向下一条指令的地址，由执行引擎读取下一条指令。不存在内存溢出

本地方法栈：支持对本地方法的调用

虚拟机栈：早期也叫java栈。内部保存栈帧，一个栈帧对应一个java方法。栈解决程序运行问题，即程序如何执行，如何处理数据。只有进栈出栈，不需要垃圾回收，溢出就挂了，发生OOM。遵循先进后出。栈帧中存储着局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址。。。方法执行完对应栈帧出栈，就是释放这个方法所占用的内存。

堆：用来存放java对象实例。一个jvm实例只存在一个堆内存。所有java线程共享java堆

方法区：所有线程共享，存储元数据，例如类结构信息、以及对应的运行时常量池、字段、方法代码等jdk7叫永久代，jdk8叫元空间，元空间与永久代最大的区别在于：元空间不在虚拟机设置的内存中，而是使用本地内存。

线程共享：堆、方法区

线程隔离：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

不会发生OOM：程序计数器仅仅是储指向下一条指令的地址

堆内存细分

逻辑上的

对象分配过程

年龄计数器：经过一次GC后还存在，对象年龄+1，只在判断是否需要进入老年代时使用

类加载过程

jvm跨平台

不要求源程序必须用java来写，只要提供遵循jvm规范的字节码文件即可

类加载器

jdk中的本地方法类一般由根加载器（Bootstrp loader）装载

jdk中内部实现的扩展类一般由扩展加载器（ExtClassLoader）实现装载

程序中的类文件则由系统加载器（AppClassLoader）实现装载

为什么要自定义类加载器

隔离加载类 确保中间件和应用的jar包不冲突多框架可能有类的路径和名称一致

修改类加载的方式 启动类加载器是必须的，其他类加载器不是必须的，使用自定义类加载器在需要的时候进行动态加载

扩展加载源 扩展字节码的来源

防止源码泄露 java代码容易被反编译篡改，防止这这种情况，对字节码进行加密，自己运行的时候还原成内存中的类需要解密

双亲委派机制

java虚拟机对class文件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机制，即把请求交由父类加载器处理，父类加载器加载失败才会交由子加载器处理

——它是一种委派模式

自定义一个java.lang包下的String类，new String()的时候，AppclassLoader加载的是核心类库下的String类而不是自己创建的

——沙箱安全机制防止恶意攻击

优势：

　　避免类重复加载

　　保护程序安全，防止核心API被随意篡改

垃圾回收机制

未曾手动清除对象 -》 jvm垃圾回收机制进行释放

什么是垃圾

垃圾值得是在运行程序中没有任何指针指向的对象，即不再使用的对象，这个对象就是需要被垃圾回收

怎么判断？标记阶段的算法：引用计数法、可达性分析法

为什么需要GC

不进行垃圾回收，内存迟早被消耗完

可以清理内存碎片，以便jvm将整理出来的内存分配给新的对象

没有GC不能保证程序的正常运行

好处：

　　降低内存泄露和内存溢出的风险

　　自动内存管理机制，让程序员可以更专注于业务

GC的作用区域

GC的作用区域是方法区和堆

三种GC

jvm在进行GC时，并非每次都对上面三个内存（新生代、老年代、方法区）区域一起回收，大部分时候回收的都是新生代。

针对hotSpot vm的实现，它里面的GC按照回收区域分为两大类型：一种是部分回收(partial GC),一种是整堆回收(Full GC)

部分回收（partial GC）：不是完整收集整个java堆的垃圾。其中又分为

　　新生代收集（Minor GC/Young GC）：只是新生代(Eden/s0/s1)的垃圾收集

　　老年代收集（Major GC/Old GC）：只是老年代的垃圾收集

整堆收集(Full GC):收集整个java堆和方法区

年轻代Minor GC触发机制：

　　当年轻代空间不足时，触发Minor GC，之力指的是Eden区满了，Survivor区满不会引发GC。
　　因为java对象大多具备朝生夕死的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快
　　Minor GC会引发STW，暂停其他用户的线程，等待垃圾回收结束，用户线程才恢复运行

老年代Major gc触发机制：

　　老年代空间不足，会尝试触发Minor GC，如果之后空间还是不足，会触发Major GC
　　如果Major GC后，内存还不足，就报OOM了

Full GC触发机制：

　　调用system.gc()时，系统建议执行Full GC ，但是不是必然执行
　　老年代空间不足
　　方法区空间不足
　　通过Minor GC 后进入老年的的平均大小大于老年代的可用内存
　　由Eden区，from区向to区复制时，对象大小大于to区可用内存，则把该对象转到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小

垃圾回收相关的算法

标记阶段：

　　引用计数算法

　　可达性分析算法

清除阶段：

　　标记-清除算法

标记阶段：引用计数法

对每个对象保存一个整型的引用计数器属性，用于记录对象被引用的情况，1表示有一个引用指向，0表示没有被引用，可以回收

有点：简单，垃圾对象便于识别，判定效率高，回收没有延迟性

缺点：

需要单独的字段存储计数器，增加了空间开销
每次赋值都需要更新计数器，伴随着加法和减法操作，增加了时间开销
无法处理循环引用的情况，只是一条致命缺陷，导致在java的垃圾回收器中没有使用这类算法

标记阶段：可达性分析法

以根对象集合(GC ROOTS)为起始点，按照从上至下的方式搜索被根对象集合所连接的目标对象是否可达

内存中存活对象都会被根对象集合直接或者间接连接着，搜索走过的路径称为引用链（reference chain）

如果目标对象没有任何引用链相连，则是不可达的，意味着对象已经死亡，可标记为垃圾对象

在可达性分析算法中考，只有能够被根对象集合直接或者间接连接的对象才是存活对象

什么是GC ROOTS

⼀组必须「活跃」的引⽤

栈帧指向的堆的对象引用、静态变量引用、被java本地方法所引用的对象引用等

STW

stop the word

可达性分析工作必须在一个能保障一致性的快照中进行，这点不满足的话准确性就无法保证

=》GC时必须STW(停下用户线程)，不可避免，只能尽量缩短时间

清除阶段：标记清除算法（mark-sweep）

当堆中的有效内存空间被耗尽时，会停止整个程序，然后进行标记、清除两项工作

标记：Collector 从引用根节点开始遍历，标记所有被引用的对象，一般是在对象的Header 中记录为可达对象。

清除：Collector 对堆内存从头到尾进行线性的遍历，如果发现某个对象在其Header中没有标记为可达对象，则将其回收。（并不是真的清除，记录垃圾对象向地址，直接被新对象覆盖使用）

缺点：

效率不高
GC时停止整个应用程序，导致用户体验差
清理出来的空闲内存不是连续的，产生内存碎片，需要维护一个空闲列表（需要清除的对象地址）

垃圾收集器

垃圾收集器没有在规范中进行过多的规定，可以由不同的厂商、不同版本的JVM来实现。

由于JDK版本处于告诉迭代过程中，因此Java发展至今已经衍生了众多的GC版本

发展历史

7款经典垃圾收集器

finalization机制

java提供对象终止机制，允许开发人员提供对象被销毁之前的自定义处理逻辑

finalize()方法允许在子类中被重写，用于在对象被回收时进行资源释放

不要主动调用某个对象的finalize()方法，应该交给垃圾回收机制调用

　　在finalize()时可能导致对象复活

　　finalize()方法的执行时间是没有保障的，完全由GC线程决定，极端情况下，若不发生GC，则finalize()将没有执行机会

优先级低的线程主动调用finalize()也不一定马上执行

JVM