JVM

是什么#

Java Virtual Machine 翻译为Java虚拟机

为什么#

• 提供了JAVA程序的运行环境，保证了JAVA运行与平台无关的特性

• 定义了JVM规范，保证了JAVA代码的统一性和规范性

• JVM在运行期间提供了内存分配和垃圾回收的作用

工作流程#

类加载#

加载#

先通过类的全类名获取到类的二进制文件，封装二进制文件到运行时常量池，再在堆中创建Class对象，用于封装运行时常量池中的数据结构，并对外提供访问接口

类加载器

分类

• 启动类加载器

  主要加载核心类，例如以java.开头的jar包

• 扩展类加载器

  主要用于加载具有扩展功能的jar包

• 应用程序类加载器

  主要用于加载ClassPath目录下的jar包

• 自定义类加载

机制

• 双亲委派机制

  是什么？

  • 在请求类加载时，类加载器接收到请求，并不会直接进行加载，而是会先将这个请求传递给父类加载器，一直传递到启动类加载器，再由启动类加载器判断能否加载该类，若是不行，则将请求原路向下传递，直到碰到了可以加载的类加载器为止

  为什么？

  • 防止一个JVM中出现多个同类名相等的类的情况

    • 问题：同一JVM中可以存在俩个String类吗？

      不行，因为存在双亲委派机制，每次类加载的时候会先由启动类加载器加载，而String属于核心类，即使String类多次加载，每一次到启动类加载器，都会被判断加载过，不会再次加载

• 破坏双亲委派机制

  是什么？

  双亲委派问题：例如，DriverManager类在使用时需要使用到Driver类，而DriverManager类是由启动类加载器加载的，而Driver实现类是由应用程序类加载器加载的，所以DriverManager无法直接调用Driver实现类

  解决：为了解决类似的问题，Java虚拟机提出使用线程上下文类加载器，例如当DriverManager类需要调用Driver实现类时，就使用线程上下文类加载器来获取Driver实现类，这样就是破坏双亲委派机制

  为什么？

  双亲委派机制缺点：子类加载器加载的类可以访问父类加载器加载的类，但是父类加载器加载的类是无法访问子类加载器加载的类

  原因：双亲委派机制和类加载器的命名空间

连接#

• 验证

  验证Class对象是否符合规范

• 准备

  为静态变量分配内存

• 解析

  将符号引用解析为直接引用

初始化#

可以说，初始化阶段是执行类构造器 < clinit > 方法的过程。首先说下类构造器 < clinit > 方法和实例构造器 < init > 方法有什么区别。< clinit > 方法是在类加载的初始化阶段执行，是对静态变量、静态代码块进行的初始化。而< init > 方法是new一个对象，即调用类的 constructor方法时才会执行，是对非静态变量进行的初始化。

类被加载之后并不会立刻进行初始化，只有当类首次被主动引用时才会进行初始化

主动引用

• 使用new创建对象
• 使用反射创建对象
• 调用类属性/类方法
• JVM启动类

被动引用

• 定义对象数组
• 调用类常量

引申：对象加载#

对象创建过程#

• 先判断对象对应的类是否被加载，需要先进行类加载

• 内存分配

• 初始化默认值

• 设置对象头

  对象头中包含了是否充当锁，HashCode值，GC年龄等

• 执行初始化方法（init方法）

对象初始化过程#

• 初始化父类中的静态成员变量和静态代码块
• 初始化子类中的静态成员变量和静态代码块
  • 以上这俩个步骤执行于类加载阶段
• 初始化父类的普通成员变量和代码块，再执行父类的构造方法
• 初始化子类的普通成员变量和代码块，再执行子类的构造方法
  • 以上这俩个步骤执行性于对象创建过程

JVM运行时结构#

线程共享#

堆

• 堆主要用于存储对象，数组

• 堆中包含新生代，老年代和eden区，占用内存比例为8:1:1

  新对象会在新生代，大对象和长期存活的对象会存储在老年代

方法区

• 在JDK7中，方法区的具体实现是永久代

  在JDK8中，方法区的具体实现为元空间，元空间会直接占用计算机内存，但是在逻辑上属于JVM

• 方法区中包含了常量池，字符串常量池被迁移到了堆中，但是运行时常量池仍然在方法区

线程私有#

栈

栈空间中有栈帧，每次调用方法都会使用栈帧封装方法的主要信息，包含方法名，参数，局部变量等等，方法执行完毕，进行出栈

程序计数器

程序计数器主要用于存储计算机下一个指令的地址

垃圾回收#

垃圾回收算法#

新生代

复制算法

老年代

• 标记清除法
• 标记整理法

垃圾回收器#

串行

GC单线程内存回收, 暂停所有用户线程

并行

多个线程进行GC, 暂停所有的用户线程

• JDK8默认使用并行垃圾回收器

  • 缺点：造成STW

  • 优点：内存占用小，数据吞吐量大

并发

用户线程和GC线程同时执行(不一定是并行, 可能是交替执行), 不需要停顿用户线程(停顿时间很短)

• CMS
• G1

调优#

调优就是找平衡点

调优目的#

• 让老年代的对象尽可能少

• 让GC次数减少，时间减少

• 解决内存泄漏

调优步骤#

• 监控JVM状态
• 分析结果
• 进行调整
• 重复监控

调优方案#

• 减少创建对象的数量
• 减少使用全局变量和大对象 ( 很可能会进入老年代 )
• 调整新生代和老年代的大小到最合适
• 选择合适的GC收集器