1. 什麼是JVM?
JVM是Java Virtual Machine(Java虛擬機)的縮寫,JVM是一種用於計算設備的規範,它是一個虛構出來的計算機,是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的。Java虛擬機包括一套字節碼指令集、一組寄存器、一個棧、一個垃圾回收堆和一個存儲方法域。 JVM屏蔽了與具體操作系統平臺相關的信息,使Java程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼(字節碼),就可以在多種平臺上不加修改地運行。JVM在執行字節碼時,實際上最終還是把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。
Java語言的一個非常重要的特點就是與平臺的無關性。而使用Java虛擬機是實現這一特點的關鍵。一般的高級語言如果要在不同的平臺上運行,至少需要編譯成不同的目標代碼。而引入Java語言虛擬機後,Java語言在不同平臺上運行時不需要重新編譯。Java語言使用Java虛擬機屏蔽了與具體平臺相關的信息,使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼(字節碼),就可以在多種平臺上不加修改地運行。Java虛擬機在執行字節碼時,把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。這就是Java的能夠“一次編譯,到處運行”的原因。
2. JRE/JDK/JVM是什麼關係?
3. JVM原理
a) 啓動。啓動一個Java程序時,一個JVM實例就產生了,任何一個擁有public static void
main(String[] args)函數的class都可以作爲JVM實例運行的起點
b) 運行。main()作爲該程序初始線程的起點,任何其他線程均由該線程啓動。JVM內部有兩種線程:守護線程和非守護線程,main()屬於非守護線程,守護線程通常由JVM自己使用,java程序也可以表明自己創建的線程是守護線程
c) 消亡。當程序中的所有非守護線程都終止時,JVM才退出;若安全管理器允許,程序也可以使用Runtime類或者System.exit()來退出
- 類裝載器(ClassLoader)(用來裝載.class文件)
- 執行引擎(執行字節碼,或者執行本地方法)
- 運行時數據區(方法區、堆、java棧、PC寄存器、本地方法棧)
7. JVM運行時數據區
第一塊:PC寄存器
PC寄存器是用於存儲每個線程下一步將執行的JVM指令,如該方法爲native的,則PC寄存器中不存儲任何信息。
第二塊:JVM棧
JVM棧是線程私有的,每個線程創建的同時都會創建JVM棧,JVM棧中存放的爲當前線程中局部基本類型的變量(java中定義的八種基本類型:boolean、char、byte、short、int、long、float、double)、部分的返回結果以及Stack Frame,非基本類型的對象在JVM棧上僅存放一個指向堆上的地址。
第三塊:堆(Heap)
它是JVM用來存儲對象實例以及數組值的區域,可以認爲Java中所有通過new創建的對象的內存都在此分配,Heap中的對象的內存需要等待GC進行回收。
(1) 堆是JVM中所有線程共享的,因此在其上進行對象內存的分配均需要進行加鎖,這也導致了new對象的開銷是比較大的
(2) Sun Hotspot JVM爲了提升對象內存分配的效率,對於所創建的線程都會分配一塊獨立的空間TLAB(Thread Local Allocation Buffer),其大小由JVM根據運行的情況計算而得,在TLAB上分配對象時不需要加鎖,因此JVM在給線程的對象分配內存時會盡量的在TLAB上分配,在這種情況下JVM中分配對象內存的性能和C基本是一樣高效的,但如果對象過大的話則仍然是直接使用堆空間分配
(3) TLAB僅作用於新生代的Eden Space,因此在編寫Java程序時,通常多個小的對象比大的對象分配起來更加高效。
(4) 所有新創建的Object 都將會存儲在新生代Yong Generation中。如果Young Generation的數據在一次或多次GC後存活下來,那麼將被轉移到OldGeneration。新的Object總是創建在Eden Space。
第四塊:方法區域(Method Area)
(1)在Sun JDK中這塊區域對應的爲PermanetGeneration,又稱爲持久代。
(2)方法區域存放了所加載的類的信息(名稱、修飾符等)、類中的靜態變量、類中定義爲final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息,當開發人員在程序中通過Class對象中的getName、isInterface等方法來獲取信息時,這些數據都來源於方法區域,同時方法區域也是全局共享的,在一定的條件下它也會被GC,當方法區域需要使用的內存超過其允許的大小時,會拋出OutOfMemory的錯誤信息。
第五塊:運行時常量池(Runtime Constant Pool)
存放的爲類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等,其空間從方法區域中分配。
第六塊:本地方法堆棧(Native Method Stacks)
JVM採用本地方法堆棧來支持native方法的執行,此區域用於存儲每個native方法調用的狀態。
8. JVM垃圾回收
GC (Garbage Collection)的基本原理:將內存中不再被使用的對象進行回收,GC中用於回收的方法稱爲收集器,由於GC需要消耗一些資源和時間,Java在對對象的生命週期特徵進行分析後,按照新生代、舊生代的方式來對對象進行收集,以儘可能的縮短GC對應用造成的暫停
(1)對新生代的對象的收集稱爲minor GC;
(2)對舊生代的對象的收集稱爲Full GC;
(3)程序中主動調用System.gc()強制執行的GC爲Full GC。
不同的對象引用類型, GC會採用不同的方法進行回收,JVM對象的引用分爲了四種類型:
(1)強引用:默認情況下,對象採用的均爲強引用(這個對象的實例沒有其他對象引用,GC時纔會被回收)
(2)軟引用:軟引用是Java中提供的一種比較適合於緩存場景的應用(只有在內存不夠用的情況下才會被GC)
(3)弱引用:在GC時一定會被GC回收
(4)虛引用:由於虛引用只是用來得知對象是否被GC