JVM详解

JVM探究

1、请你谈谈你对JVM的理解？Java–>class—>jvm
1、JVM的位置
2、JVM的体系结构
3、类加载器
4、双亲委派机制
5、沙箱安全机制
6、Native
7、PC寄存器
8、方法区
9、栈
10、三种JVM
11、堆
12、新生区
13、永久区
14、堆内存调优
15、GC（垃圾回收器）
1、常用算法
16、JMM
17、总结

1、JVM位置

jvm就像一个软件
Java程序都是跑在JVM上面的，JVM是用C写的。JVM就是一个环境，

2、类加载器

作用：加载class文件—new Student();

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、应用程序加载器

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Car car1 = new Car();
        Car car2 = new Car();
        Car car3 = new Car();
        Class<? extends Car> aClass = car1.getClass();
        ClassLoader classLoader = aClass.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);//AppClassLoader
        System.out.println(classLoader.getParent());//ExtClassLoader
        System.out.println(classLoader.getParent().getParent());//null 1、不存在，2、Java程序获取不到
        

    }
}

3、双亲委派机制

package java.lang;

public class String {
    //双亲委派机制:保证安全
    //1、APP--->EXC--->BOOT(最终执行）
    //BOOT没有就去EXC找在没有就去APP
    public String toString() {
        return "hello";
    }

    public static void main(String[] args) {
        String s = new String();
        System.out.println(s.getClass().getClassLoader());
        s.toString();
    }
}

package com;

public class Student {

    public String toString() {
        return "hello";
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        System.out.println(student.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(student.toString());
    }
}

双亲委派机制
1、类加载器收到类加载的请求
2、将这个请求委托给父类加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载器
3、启动加载器检查是否能加载这个类，能加载就结束，使用当前的加载器，否则，抛出异常，通知子加载器进行加载。
4、重复步骤3

BOOT加载器打印出是null？
这是因为Java是C写的，

4、沙箱安全机制

package com;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        new Test().a();
    }
    public void a(){
        b();
    }
    public void b(){
        a();
    }
}

5、native关键字

package com;

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{

        },"my thread name").start();
    }

    //native:凡是带了native关键字的，说明Java的作用范围达不到了，会去嗲用底层C语言的库
    //会进入本地方法栈
    //调用本地方法接口 JNI
    //JNI作用：扩展Java的使用，融合不同的语言为Java所用！最初C,C++
    //Java诞生的时候，C、C++横行，想要立足，必须要调用C、c++的程序
    //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
    //在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法通过JNI

    //Java程序驱动打印机，Java管理系统，在企业级应用中较为少见。
    private native void start0();
    //调用其他接口：Socket，WebService，http

    
}

6、PC寄存器

程序计数器：Program Counter Register
每一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（用来存储指向像一条指令的地址，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，几乎可忽略不计。

7、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，比如构造函数，接口代码也在此定义，简单来说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，该区域属于共享区间；
静态变量、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。

stack,final,class模板，常量池

1、栈

1、栈：数据结构
栈：先进后出，后进先出：桶
队列：先进先出，后进后出（FIFO：First Input First Output）
为什么main先执行，最后结束？
栈：栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步；
线程结束，栈内存也就释放了，对于栈来说，不存在垃圾回收问题，一旦线程结束，栈就over！
栈：8大基本类型，对象的引用，实例的方法。
栈运行原理：栈帧
栈满了：StackOverflowError

栈+堆+方法区：交互关系

三种JVM

！Sun公司 HotStop
！BEA
！IBM
我们学习的都是：HotSpot

堆

Heap，一个JVM只有一个堆，堆内存的大小是可以调节的。
类加载器读取了类文件后，一般会把什么东西放到堆中？类，方法，常量，变量，保存我们所有引用类型的真实对象。
堆内存中还要细分为三个区域：
！新生去（伊甸园区）Young/New
！养老区 old
！永久区 perm

GC垃圾回收，主要是伊甸园区和养老区
假设内存满了，就会报OOM，堆内存不够！java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
在JDK8之后，永久存储区改了个名字（元空间）；

新生区

！类：诞生和成长的地方，甚至死亡；
！伊甸园区，所有对象都是在伊甸园区new出来的！
！幸存者区（0，1）
真理：经过研究，有99%的对象都是零时对象！

永久区

这个区域常驻内存的，用来存放JKD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，或类信息，这个区域不存在垃圾回收！关闭JVM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，大量动态生成的放射类。不断的被加载直到内存满，就会出现OOM。

！JDK1.6之前：永久代，常量池实在方法区；
！JDK1.7 ： 永久代，但是慢慢的退化了，去永久代，常量池在堆中。
！JDK1.8之后 ：无永久代了，常量池在元空间

方法一：
Edit Configurations->Maven->Runner
设置以下参数-server -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=256m，可根据实际情况进行调整

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，快速定位内存泄露；
！获得堆中的数据
！获得大的对象

GC：垃圾回收

JVM在进行垃圾回收时，并不是对这三个区域统一回收，大部分时候，回收都是新生代。
！新生区
！幸存区（from ,to）
！老年区
GC两种类型：轻GC（普通的GC），重GC（全局GC）
题目：
！JVM的内存模型和分区，详细到每个区放什么？
！堆里面的分区有那些？Eden,form,to,老年区，说说它们的特点！
！GC的算法有哪些？标记清除法，标记压缩，复制算法，引用计数法。
！轻GC和重GC分别在什么时候发生？
引用计数法：

复制算法：


好处：没有内存的碎片
坏处：浪费了内存空间：多了一半的空间永远是to，空的，假设对象100%存活（极端情况）
复制算法最佳使用场景：对象存活度较低的时候：新生区~
标记清除算法：

1、优点：不需要额外的空间
2、缺点：两次扫描严重浪费时间，会产生内存碎片，hash。
标记压缩
再优化：

标记清除压缩
先标记清除几次，再压缩。

总结：

内存效率：复制算法>标记清除算法>标记压缩算法（时间复杂度）
内存整齐度：复制算法=标记压缩>标记清除算法
内存利用率：标记压缩=标记清除算法>复制算法
思考一个问题：难道没有最优算法？
答案：没有，没有最好的算法，但是有最合适的算法。
GC：分代收集算法
年轻代：
！存活率低
！复制算法
老年代：
！区域大：存活率高
！标记清除（内存碎片不是太多）+标记压缩混合实现

JMM：

1、什么是JMM？

Java Memory Model
2、它是干嘛的?
作用：缓存一致性协议，用于定义数据读写的规则（遵守，找到这个规则）
JMM定义了线程工程内存和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储再主内存中，每个线程都有一个私有的本地内存。

解决共享对象可见性这个问题：volilate

3、它该如何学习？
JMM：它是一个抽象的概念，

volilate