JVM基礎知識簡要概括

JVM初探

jvm體系結構

• 方法區：存儲 static,final,Class,常量池。

• 本地方法棧 ：用來登記native 方法，最終的執行時，通過JNI加載本地方法庫的方法（java本地接口）

• java虛擬機棧 : 8大基本類型+對象引用+實例方法

  • 棧內存：主管程序的運行，聲明週期和線程同步，線程結束棧內存釋放，不存在垃圾回收問題

雙親委派機制

類加載器：

1. BootstrapClassLoader (啓動類加載器)：負責加載jre/lib/rt.jar（c++編寫，開發者無法直接獲取啓動類加載器的引用）
2. ExtClassLoader(擴展類加載器) ： 負責加載jre/lib/ext/*.jar（java編寫）
3. AppClassLoader（應用程序類加載器）: 負責加載用戶類路徑（classpath）上指定的類庫。（java編寫）
4. CustomClassLoader(用戶自定義類加載器) ： 加載指定路徑的class文件（java編寫）

工作流程：

1. 當類加載器收到類加載的請求時，不斷委派父加載器，直到啓動類加載器
2. 若啓動類加載器能加載，則加載，不能的話，就拋出異常並通知子加載器加載
3. 重複步驟二；

native

在95年創造java的時候,c和c++已經很流行了，java要佔據一地，使Java也可以調用c,c++的程序，這就是native

native標記的 代表是非java編寫的，會回去調用底層的c語言庫，進入本地方法棧。

jvm在內存管理中開闢了一塊標記區域：本地方法棧 用來登記native 方法，最終的執行時，通過JNI加載本地方法庫的方法

new一個對象的過程

new一個對象分爲，加載並初始化和創建一個對象兩個步驟，如果第一個步驟已經走過了，那麼就會直接執行第二步；

如果沒有則會進行類的加載和初始化：

• 類的加載： 分爲加載和連接兩部分其中連接包括（驗證，準備，解析）

  1. 加載: jvm找到對應的class文件，以二進制字節流的形式讀取到jvm方法區中。
  2. 驗證：總的來說就是檢查是否符合java規範
     1. 是否符合Class文件規範
     2. 是否符合java語法（final標記的類是否有子類，final方法是否被重寫等）
  3. 準備：爲其靜態變量分配空間並設置一個初始值，如果是靜態常量則直接被賦值
  4. 解析：將符號引用轉換爲直接引用，和靜態綁定（private,final,static 的方法與類和對象關聯起來）
     • 符號引用 ： java類並不知道所引用類的實際地址用符號引用代替
     • 直接引用 ： 直接指向目標的指針
     • 靜態綁定： 所有不會被重寫的方法和域都會被靜態綁定

• 初始化的過程（先父後子）

  • 靜態變量賦值 和 執行靜態代碼塊

• 創建對象

  • 在堆區爲其分配空間（分配的內存包括本類和父類的所有實例變量，但不包括任何靜態變量）

• 對所有實例變量賦默認值 ( 將方法區內對實例變量的定義拷貝一份到堆區，然後賦默認值)

  • 執行實例初始化代碼

    • 初始化順序是先初始化父類再初始化子類，初始化時先執行實例代碼塊然後是構造方法

• 在棧區定義引用變量，然後將堆區對象的地址賦值給它

堆

jdk1.8後，常量池，被分離出來，和元空間一起，邏輯上屬於堆，物理上卻不屬於

VM調優參數 ：-Xmx2048m -Xms1024m -XX:+PrintGCDetails（壓制警告）

​ ：-Xmx8m -Xms4m -Xlog:gc*（代替上面的gc參數）

-Xmx表示運行時最大可佔用的內存（默認1/4）

-Xms程序啓動時佔用的內存（默認1/64）

默認經歷15次GC沒有被回收，進入養老區。

GC

GC主要是對堆和方法區進行的，程序計數器，虛擬機棧和本地方法棧都是線程私有的，隨線程消失而消失不需要回收。

由上圖知：堆中分爲新生區和老年區

新生區： 伊甸園 ：倖存區（to） ： 倖存區(from) = 8 ： 1： 1

• 伊甸園 ： 絕大部分剛創建的對象就存儲在伊甸園區
• 倖存一區 ： 在伊甸園空間執行第一次GC（Minor GC）之後，存活的對象被移動到其中一個倖存者空間（Survivor）。每一次gc後存活的對象就會被移到同一個倖存區（to）
• 倖存二區 : 當一個倖存者空間飽和，還在存活的對象會被移動到另一個倖存者（from）空間。然後會清空已經飽和的哪個倖存者空間。 清空的區就變成from區，from就變成了to區；
• 在以上步驟中重複N次（N = MaxTenuringThreshold（年齡閥值設定，默認15））依然存活的對象，就會被移動到老年代

垃圾回收算法

1. 標記清除法

   • 標記階段 : 程序會檢查每個對象是否爲活動對象，如果是活動對象，則程序會在對象頭部打上標記。
   • 清除階段 : 對對象進行回收並取消標誌位，並判斷與前一個空閒分塊是否連續，連續則合併。 （回收就是，將次分塊連接到空閒鏈表中）
   • 分配 ： 搜索空閒鏈表，找到大於或等於新對象size的塊。

   不足：

   • 標記和清除過程效率都不高；
   • 會產生大量不連續的內存碎片，導致無法給大對象分配內存。

2. 標記整理法

   • 讓所有存活的對象都向一端移動，然後直接清理掉端邊界以外的內存。

   優點 ： 避免產生內存碎片

   不足 ： 需要大量移動對象，效率低

3. 複製法

   • 將內存分爲兩塊，每次使用其中的一半，使用後若該對象存活則複製到另一半空間中，並釋放剛剛使用的空間中的對象。

   不足： 內存只有一半了。

4. 分代收集

   • 新生代使用：複製算法
   • 老年代使用：標記 - 清除 或者 標記 - 整理 算法

JMM(java內存模型)

什麼是Volatile

Volatile是Java虛擬機 提供的 輕量級同步機制，是關鍵字。

• 保證可見性
• 不保證原子性
• 禁止指令重排

什麼是JMM

JMM： Java內存模型，不存在，概念，約定；

關於JMM的一些同步約定

• 線程解鎖前，必須把共享變量立刻寫回。
• 線程加鎖前，必須讀取主存中最新值到工作內存。
• 加鎖解鎖是同一把鎖。

內存交互操作有8種，虛擬機實現必須保證每一個操作都是原子的，不可在分的（對於double和long類型的變量來說，load、store、read和write操作在某些平臺上允許例外）

• lock （鎖定）：作用於主內存的變量，把一個變量標識爲線程獨佔狀態

• unlock （解鎖）：作用於主內存的變量，它把一個處於鎖定狀態的變量釋放出來，釋放後的變量纔可以被其他線程鎖定

• read （讀取）：作用於主內存變量，它把一個變量的值從主內存傳輸到線程的工作內存中，以便隨後的load動作使用

• load （載入）：作用於工作內存的變量，它把read操作從主存中變量放入工作內存中

• use （使用）：作用於工作內存中的變量，它把工作內存中的變量傳輸給執行引擎，每當虛擬機遇到一個需要使用到變量的值，就會使用到這個指令

• assign （賦值）：作用於工作內存中的變量，它把一個從執行引擎中接受到的值放入工作內存的變量副本中

• store （存儲）：作用於主內存中的變量，它把一個從工作內存中一個變量的值傳送到主內存中，以便後續的write使用

• write 　（寫入）：作用於主內存中的變量，它把store操作從工作內存中得到的變量的值放入主內存的變量中

JMM對這八種指令的使用，制定瞭如下規則：

• 不允許read和load、store和write操作之一單獨出現。即使用了read必須load，使用了store必須write
• 不允許線程丟棄他最近的assign操作，即工作變量的數據改變了之後，必須告知主存
• 不允許一個線程將沒有assign的數據從工作內存同步回主內存
• 一個新的變量必須在主內存中誕生，不允許工作內存直接使用一個未被初始化的變量。就是懟變量實施use、store操作之前，必須經過assign和load操作
• 一個變量同一時間只有一個線程能對其進行lock。多次lock後，必須執行相同次數的unlock才能解鎖
• 如果對一個變量進行lock操作，會清空所有工作內存中此變量的值，在執行引擎使用這個變量前，必須重新load或assign操作初始化變量的值
• 如果一個變量沒有被lock，就不能對其進行unlock操作。也不能unlock一個被其他線程鎖住的變量
• 對一個變量進行unlock操作之前，必須把此變量同步回主內存