【JavaEE初阶】-- JVM

JVM就是Java虚拟机。虚拟机是指通过软件虚拟出来的具有完整硬件功能的计算机系统，它的运行环境是完全隔离的。

我们知道Java是一个跨平台的语言，可以不加修改的在任何操作系统中运行，这就是依托于其运行在JVM中实现的。

1. JVM运行流程

1. .java 文件 被编译成 .class 文件,。
2. 通过 类加载子系统 将 .class 二进制字节码文件加载到内存中。
3. 方法区保存类对象，类对象是new对象的模板。
4. new出来的对象全都放在堆内存中。
5. 每个线程都会在Java虚拟机栈中分配一个与之对应的内存空间，栈中存放是是线程对方法的调用层级。
6. 本地方法栈中存放的是本地方法的调用层级。
7. 程序计数器，保存的是当前线程执行的行号。
   

2. Java运行时数据区

2.1 方法区（内存共享）

方法区保存的是类的类对象，这个类对象就是我们在new对象时的模板。由于存放的是类对象，是公共的数据，所以方法区是线程共享的，所以线程都可以访问这个区域。

在JDK7的实现中被称为永久代。
在JDK8的实现中被称为元空间。

2.2 堆（内存共享）

所有new出来的对象都存放在堆中。堆是JVM内存中使用最大的内存区域，默认占内存的八分之一，不过这个比例是可以JVM参数设置进行设置的。

2.3 Java虚拟机栈（线程私有）

每创建一个线程就会在内存中创建一个与之对应的Java虚拟机栈。Java虚拟机栈的生命周期和线程是相同的，线程结束，对应的Java虚拟机栈就会被垃圾回收掉。

在这个Java虚拟机栈中，调用一个方法就会将该方法压入栈，此时我们将其称为栈帧，当方法执行完之后就会出栈，直到这个栈中的栈帧全部出栈，此时就代表着栈空了，也就意味线程结束了。

2.4 本地方法栈（线程私有）

本地方法栈和虚拟机栈类似，只不过Java虚拟机栈是给JVM使用的，而本地方法栈是给本地方法使用的，记录本地方法的调用层级。

2.5 程序计数器（线程私有）

我们知道多个线程在CPU上是抢占式执行的。那么一个线程重新调度到CPU上怎么知道上一次执行到了什么地方呢，就是通过程序计数器来记录的。

这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果正在执行的是一个native方法，这个计数器值为空。

程序计数器内存区域是唯一一个JVM规范中没有规定任何OOM情况的区域。

2.6 总结

2.7 内存布局中的异常问题

2.7.1 Java堆溢出

Java堆⽤于存储对象实例，只要不断的创建对象，并且保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免来GC清除这些对象，那么在对象数量达到最⼤堆容量后就会产⽣内存溢出异常。

Java堆内存的OOM异常是实际应用中最常见的内存溢出情况。当出现Java堆内存溢出时，异常堆栈息"java.lang.OutOfMemoryError"会进一步提示"Javaheap space"。当出现"Javaheap space"则很明确的告知我们，OOM发生在堆上。

我们需要进一步分析究竟是内存泄漏 还是内存溢出。

内存泄漏： 泄漏对象无法被GC。
内存溢出： 内存对象确实还应该存活。此时要根据JVM堆参数与物理内存相比较检查是否还应该把JVM

堆内存调大；或者检查对象的生命周期是否过长。

2.7.2 虚拟机栈和本地方法栈溢出

由于我们HotSpot虚拟机将虚拟机栈与本地⽅法栈合⼆为⼀，因此对于HotSpot来说，栈容量只需要由-Xss参数来设置。

关于虚拟机栈会产⽣的两种异常:
1. 如果线程请求的栈深度⼤于虚拟机所允许的最⼤深度，会抛出StackOverFlow异常
2. q 如果虚拟机在拓展栈时⽆法申请到⾜够的内存空间，则会抛出OOM异常

2.7.3 栈溢出和堆溢出的区别？

1. 栈溢出（深度）
原因：当方法调用（尤其是递归调用）的深度过大，导致不断压入栈帧，最终栈的空间被耗尽，无法再为新的方法调用分配栈帧时，就会抛出 StackOverflowError。

无限递归（缺少基准条件或条件错误）。
深度递归（即使有限，但深度超过了栈的容量）。
方法间循环调用（A调用B，B又调用A）。

2. 堆溢出（总量）
原因：当JVM的堆内存不足以容纳新创建的对象，并且垃圾回收器（GC）经过努力回收后，仍然无法获得足够的内存来创建新对象时，就会抛出 OutOfMemoryError: Java heap space。
内存泄漏：这是最常见的原因。对象已经不再使用，但由于被意外的静态集合或长生命周期对象引用，导致GC无法回收它们。

3. JVM 类加载

3.1 类加载的过程

3.1.1 加载

1. 通过类