JVM入门学习

1、JVM的位置

2、JVM的体系结构

3、类加载器

　　1.虚拟机自带的加载器

　　 2.启动类（根）加载器

　　 3.扩展类加载器

　　 4.应用程序（系统类）加载器

4、双亲委派机制

 1 package java.lang;
 2 
 3 public class String {
 4     //双亲委派机制：安全
 5     //1.APP-->EXC-->BOOT(最终执行)
 6     //BOOT
 7     //EXC
 8     //APP
 9 
10     public String toString(){
11         return "Hello";
12     }
13 
14     public static void main(String[] args) {
15         String s =new String();
16         System.out.println(s.getClass().getClassLoader());
17         s.toString();
18 
19         new Thread().start();
20 
21     }
22     /*
23         1.类加载器收到类加载器的请求！
24         2.将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载 BOOT
25         3.启动类加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前加载器，否则，抛出异常，通知子类加载器进行加载
26         4.重复步骤3
27         Class Not Found
28 
29         null : java调用不到~C、C++ 或者没有
30         Java = C++--; 去掉繁琐的东西，指针、内存管理
31      */
32 
33 }

双亲委派机制

5、沙箱安全机制

　　沙箱是一个限制程序运行的环境

　　基本组成

　　　　字节码校验器（bytecode verifier）：确保Java类文件遵循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验，比如核心类。

　　　　类装载器（class loader）：其中类装载器在3个方面对Java沙箱起作用

　　　　　　它防止恶意代码去干涉善意代码；//双亲委派机制

　　　　　　它守护了被信任的类库边界；

　　　　　　它将代码归入保护域，确定了代码可以进行哪些操作。

6、Native

 1 package com.fang;
 2 
 3 public class TestNative {
 4     public static void main(String[] args) {
 5         new Thread(()->{
 6 
 7         },"My thread name").start();
 8     }
 9 
10     // native : 凡是带了 native 关键字的，说明java的作用范围达不到了，回去调用底层C语言的库！
11     // 会进入本地方法栈
12     // 调用本地方法接口 JNI
13     // JNI 的作用：扩展Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用！最初C、C++
14     // Java诞生的时候 C、C++ 横行，想要立足，必须要有调用C、C++的程序
15     // 它在内存区域中专门开辟了一块标记区域：Native Method Stack,登记 native 方法
16     // 在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法，通过JNI
17 
18     // 一般驱动硬件时用，Java程序驱动打印机，管理系统，掌握即可，在企业级应用中较为少见
19     private native void start0();
20 
21     //调用其他接口： Scoket通信，WebService，http
22 }

native

　　具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在（Execution Engine）执行引擎执行的时候加载 Native Libraies（本地库）。

7、PC寄存器

　　程序计数器：Program Couunter Register

　　　　每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（用来存储指向一条指令的地址，也即将要执行的指令代码），在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计

8、方法区

　　Method Area方法区

　　　　方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数，接口代码也在此定义，简单说，所定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间；

　　　　//1.6即以前在方法区，1.7以后在堆里

　　　　静态常量、常量、类信息（构造方法、接口定义）、运行时的常量池存在方法区中，但是，实例变量存在堆内存中，和方法区无关。

　　　　static、final、Class模板、运行时的常量池

9、栈

　　数据结构

　　栈：后进先出

　　队列：先进先出 FIFO

　　栈：栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步；线程结束，栈内存也就释放。对于栈来说，不存在垃圾回收问题。一旦线程结束，栈就Over了！

　　存放：8大基本类型+引用类型+实例的方法

　　栈运行原理：栈帧

　　栈满：StackOverflowError

　　栈 + 堆 + 方法区：交互关系

10、三种JVM

　　Sun公司 HotSpot “Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.301-b09, mixed mode)”

　　BEA “JRockit”

　　IBM “J9VM”

11、堆

　　Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的

　　类加载器读取了类文件后，一般会把类、方法、常量、变量~，保存我们所有引用类型的真实对象

　　堆内存还要细分为三个区域：

　　　　新生区（伊甸区） Young/New

　　　　养老区　　Old

　　　　永久区　　Perm（jdk1.8被元空间取代了）

　　GC垃圾回收，主要在新生区和养老区

　　假设内存满了，OOM，堆内存不够！ java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space

　　在JDK8以后，永久存储区改了个名字（元空间）；

　　新生区：

　　　　类：诞生、成长的地方，甚至死亡

　　　　伊甸园区：所有对象都是在这里new出来的！

　　　　幸存者区（0，1）

　　老年区

　　真理：经过研究，99%的对象都是临时对象

　　永久区

　　这个区域常驻内存的。用来存放JDK自身携带的Class对象。Interface元数据，存储的是Java运行时的一些环境~，这个区域不存在垃圾回收！关闭虚拟机就会释放这个区域的内存~

　　一个启动类，加载了大量的第三方jar包。Tomcat部署了太多的应用，大量动态生成的反射类。不断地被加载。直到内存满，就会出现OOM

　　　　jdk1.6 之前：永久代，常量池是在方法区

　　　　jdk1.7　　：永久代，但慢慢的退化了，“去永久代”，常量池在堆中

　　　　jdk1.8 之后：无永久代，常量池在元空间

　　逻辑上存在，物理上不存在

 1 package com.fang;
 2 
 3 public class TestHeap {
 4     public static void main(String[] args) {
 5         //返回虚拟机试图使用的最大内存
 6         long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();
 7         //返回JVM的初始化总内存
 8         long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();
 9 
10         System.out.println("max="+max+"字节\t"+(max/(double)1024/1024)+"MB");
11         System.out.println("total="+max+"字节\t"+(total/(double)1024/1024)+"MB");
12 
13         //默认情况下：分配的总内存 是电脑内存的1/4,而初始化的内存：1/64
14     }
15 
16     //OOM
17         // 1. 尝试扩大堆内存看结果
18         // 2.分析内存，看一下那个地方出现了问题（专业工具）
19 
20     //-Xms1024m -Xmx1024m -XX:PrintGCDetails
21 }

堆内存初始

package com.fang;

import java.util.Random;

//-Xms8m -Xmx8m -XX:+PrintGCDetails
public class TestOOM {
    public static void main(String[] args) {

        String str = "HappyEveryDay";

        while(true){
            str += str + new Random().nextInt(100000000)+new Random().nextInt(999999999);
        }
    }
}

OOM示例

　　在一个项目中，突然出现了OOM故障，那么该如何排除~研究为什么会出错

　　　　能够看到代码第几行出错：内存快照分析工具，MAT，Jprofiler

　　　　Dubug，一行行分析代码

　　MAT，Jprofiler作用

　　　　分析Dump内存文件，快速定位内存泄漏；

　　　　获得推中的数据

　　　　获得大的对象

　　　　。。。

 1 package com.fang;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 
 5 //Dump
 6 
 7 // -Xms 设置初始化内存分配大小 默认1/64
 8 // -Xmx 设置最大分配内存，默认 1/4
 9 // -XX:PrintGCDetails   //打印GC垃圾回收信息
10 // -XX:HeapDumpOnOutOfMemoryError   //OOM Dump
11 // -Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
12 public class TestJprofiles {
13     byte[] array = new byte[1*1024*1024]; //1m
14 
15     public static void main(String[] args) {
16         ArrayList<TestJprofiles> list = new ArrayList<>();
17         int count=0;
18 
19         try{
20             while(true){
21                 list.add(new TestJprofiles());
22                 count += 1;
23             }
24         }catch(Error e){
25             System.out.println("count:"+count);
26             e.printStackTrace();
27         }
28     }
29 }