JVM核心技术解析

最新推荐文章于 2025-08-14 08:16:00 发布
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#Java # JVM # Garbage Collection

📕我是廖志伟，一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》（基础篇）、（进阶篇）、（架构篇）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、优快云博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。

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Java程序员廖志伟

💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

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JVM知识体系、类加载机制、类加载过程（加载→连接→初始化）双亲委派模型自定义类加载器模块化系统（JPMS）

在深入探讨Java虚拟机（JVM）的内部机制时，我们需要对类加载机制有深刻的理解。类加载机制是JVM的核心功能之一，它负责将类定义（即类文件）从磁盘读取到JVM中，并生成对应的Class对象。

类加载过程： 类加载过程分为三个阶段：加载、连接和初始化。

  1. 加载（Loading）： 在这个阶段，JVM会通过类加载器查找和读取类文件，并将它们转换成内存中的Class对象。这个过程中，JVM会确定类的定义，并创建一个对应的Class对象。

  2. 连接（Linking）： 连接阶段分为验证、准备和解析三个步骤。

    • 验证（Verification）： 验证阶段确保类的结构符合JVM的要求，包括字节码的合法性、数据类型的一致性、引用的正确性等。
    • 准备（Preparation）： 准备阶段为类变量分配内存，并设置默认值。对于静态变量，内存分配在方法区中进行。
    • 解析（Resolution）： 解析阶段将符号引用转换为直接引用，例如将类、接口、字段和方法的符号引用转换为直接引用。

  3. 初始化（Initialization）： 初始化阶段为类的静态变量分配初始值，并执行静态初始化器代码块。这个阶段是类初始化的最后一步。

双亲委派模型： 双亲委派模型是JVM类加载机制的核心设计之一。在双亲委派模型中，类加载器首先请求父类加载器加载类，只有当父类加载器无法加载该类时，子类加载器才会尝试加载。

自定义类加载器： 开发者可以通过继承ClassLoader类或实现ClassLoader接口来创建自定义类加载器。自定义类加载器可以用来加载特定来源的类，例如从网络、数据库或加密文件中加载类。

模块化系统（JPMS）： Java Platform Module System（JPMS）是Java 9引入的一个模块化系统，它通过模块化来提高JVM的性能和安全性。JPMS将应用程序分解成多个模块，每个模块都包含一组类和资源，并且每个模块都可以独立地进行版本控制和部署。

内存模型、运行时数据区（堆/栈/方法区/PC寄存器）

JVM的内存模型包括堆、栈、方法区和PC寄存器等运行时数据区。

堆： 堆是JVM中用于存放几乎所有的Java对象实例以及数组的空间。堆的大小通常由JVM启动参数-Xms和-Xmx控制。

栈： 栈是用于存放局部变量表、操作数栈、方法出口等信息的空间。每个线程都有自己的栈，栈的大小由JVM启动参数-Xss控制。

方法区： 方法区用于存放已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。方法区的大小通常由JVM启动参数-XX:MaxPermSize（Java 8之前）或-XX:MaxMetaspaceSize（Java 8及之后）控制。

PC寄存器： PC寄存器是每个线程的寄存器，用于存储指向下一条指令的地址。当线程正在执行Java方法时，PC寄存器指向当前正在执行的指令。

内存溢出场景分析、直接内存管理垃圾回收、GC Roots可达性分析分代收集理论（Young/Old区）引用类型（强/软/弱/虚）垃圾回收算法、标记-清除/复制/整理算法并发收集器（CMS/G1/ZGC）停顿时间控制策略性能调优、JVM参数配置（Xms/Xmx等）内存泄漏诊断JIT编译优化

内存溢出是指程序在运行过程中消耗了过多的内存，导致JVM无法分配更多内存。常见的内存溢出场景包括：

  • 创建大量对象： 当创建的对象数量超过堆内存大小时，会引发OutOfMemoryError。
  • 循环引用： 当对象之间形成循环引用时，垃圾回收器无法回收这些对象，导致内存泄漏。
  • 静态变量占用过多内存： 静态变量存储在方法区，当静态变量占用过多内存时，会导致方法区溢出。

为了管理内存，JVM采用了垃圾回收机制。垃圾回收过程包括以下步骤：

  • GC Roots可达性分析： 从GC Roots开始，遍历所有可达对象，确定哪些对象需要回收。
  • 分代收集理论： 将对象分为新生代和老年代，分别采用不同的回收策略。
  • 引用类型： Java中的引用类型包括强引用、软引用、弱引用和虚引用，不同类型的引用对GC的影响不同。

常见的垃圾回收算法包括标记-清除、复制和整理算法。

  • 标记-清除： 首先标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象。
  • 复制： 将对象复制到一半的内存空间中，并清除另一半空间。
  • 整理： 在复制算法的基础上，对内存空间进行整理，提高内存利用率。

并发收集器可以在应用程序运行时进行垃圾回收，减少停顿时间。常见的并发收集器包括CMS、G1和ZGC。

  • CMS（Concurrent Mark Sweep）： 适用于对停顿时间要求较高的场景。
  • G1（Garbage-First）： 将堆内存划分为多个区域，优先回收垃圾较多的区域。
  • ZGC（Z Garbage Collector）： 适用于对停顿时间要求极高的场景。

停顿时间控制策略用于控制GC过程中的停顿时间，常见的策略包括最大停顿时间和自适应GC。

性能调优是优化JVM运行性能的过程，常见的调优方法包括JVM参数配置和内存泄漏诊断。

  • JVM参数配置： 通过配置JVM参数，如-Xms、-Xmx、-XX:+UseG1GC等，调整JVM的运行参数。
  • 内存泄漏诊断： 使用工具诊断内存泄漏问题，如JProfiler、VisualVM等。

JIT编译器是JVM的重要组成部分，它将Java字节码编译成本地机器码，提高程序的运行效率。JIT编译器通过动态编译和优化技术，使Java程序在运行时达到接近原生代码的性能。

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Java程序员廖志伟

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jvm核心技术梳理(持续更新)
泡^泡
04-17 1640
栈上分配 栈上分配主要是指在Java程序的执行过程中,在方法体中声明的变量以及创建的对象,将直接从该线程所使用的栈中分配空间。一般而言,创建对象都是从堆中来分配的,这里是指在栈上来分配空间给新创建的对象。 逃逸分析 逃逸是指在某个方法之内创建的对象,除了在方法体之内被引用之外,还在方法体之外被其它变量引用到;这样带来的后果是在该方法执行完毕之后,该方法中创建的对象将无法被GC回收,由于其被其它变量引用。正常的方法调用中,方法体中创建的对象将在执行完毕之后,将回收其中创建的对象;故由于无法回收,即
JAVA核心技术深度解析
shejizuopin的博客
04-19 1007
Java核心技术涵盖了面向对象编程、集合框架、异常处理、多线程编程、JVM与内存管理等多个方面。通过深入理解这些核心技术，并结合实际业务场景进行灵活应用，我们可以构建出更加高效、可靠的软件系统。希望本文能为Java开发者提供有益的参考和指导，助力大家在Java开发领域取得更好的成果。
JVM核心机制解析
我是Java程序员廖志伟，感谢朋友们的支持！不定期贡献一篇高品质、过万文字、图文并茂且附有视频解说、满载代码示例注释的良心之作，坚决杜绝粗制乱造。
08-03 1096
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JVM 核心技术 22 讲
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12-11 1915
专栏亮点 从 0 掌握 JVM 关键技术，了解核心知识； 全面了解各类 GC 算法的原理和特性，洞悉相关原理； 全面学习常见的 JVM 分析调优工具，上手十八般武艺； 一线大厂 JVM 面试题全面剖析，助力拿到心仪 Offer。 专栏介绍 近些年来，无论是使用规模、开发者人数，还是技术生态成熟度、相关工具的丰富程度，Java 都当之无愧是后端开发语言中不可撼动的王者，也是开发各类业务系统的首选...
java—09 JVM源码解析
QiAn的博客
09-12 1747
之前的话，通过Linux或者Windows开发，当需要跨平台时，程序不能运行。java出现后，产生了jvm，针对不同的操作系统，产生了不同的java虚拟机。在Java虚拟机中执行的指令，称为Java字节码指令。下面显示了同一个Java程序，被编译为一组Java字节码的集合之后，可以通过Java虚拟机运行于不同的操作系统上，它以Java虚拟机为中介，实现了跨平台的特性。
JVM核心知识点解析
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08-14 1038
Java虚拟机（JVM）是一个可以执行Java字节码的虚拟机。它模拟一个抽象的计算机，拥有自己的指令集和内存模型，能够在多种硬件和操作系统上运行。字节码执行：JVM负责将Java字节码转换为机器码，并执行这些代码。内存管理：JVM负责管理Java程序的内存分配和回收，确保内存的有效利用。跨平台执行：JVM使得Java程序能够“一次编写，到处运行”，即在不同的操作系统和硬件平台上运行。新特性包括Lambda表达式、Stream API、优化垃圾回收、新的并发API、新的类库等。
JVM核心内容详细讲解
正在努力~
01-17 5462
讲解了JVM的内存结构、垃圾回收、类加载与字节码技术以及内存模型JMM
JVM知识体系解析
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07-21 1442
📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。
【JVM】从零开始深度解析JVM
2302_81886858的博客
05-06 3483
本篇博客给大家带来的是JVM的知识点, 重点在类加载和垃圾回收机制上.🐎文章专栏: JavaEE初阶🚀若有问题 评论区见❤如果你不知道分享给谁,那就分享给薯条.你们的支持是我不断创作的动力 .王子,公主请阅🚀1. JVM简介1.2 Taobao JVM(国产研发)1.3 JDK JRE JVM三者关系(经典面试题)2. JVM 运行流程★3. JVM运行时数据区(内存区域)3.1 堆(线程共享)3.2 Java虚拟机栈(线程私有)/本地方法栈。
Java编程Java高频面试100题：涵盖基础语法、面向对象、集合框架、多线程及JVM核心技术解析
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③深入理解Java的核心技术，如集合框架、多线程和JVM等，以便在实际项目中优化代码性能和解决复杂问题。 其他说明：本文档内容丰富，覆盖面广，适合系统性学习Java的核心概念和技术细节。建议读者结合实际编程经验，...
Java开发高频面试题汇总与解析：涵盖基础语法、面向对象、集合框架、多线程及JVM核心技术要点
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Java核心技术面试解析：从JVM到序列化全面覆盖常见知识点
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06-19
内容概要：本文详细介绍了Java虚拟机（JVM）的核心概念和技术细节，涵盖内存区域、内存溢出（OOM）、类加载机制、垃圾回收（GC）等方面。文章首先解释了JVM内存区域的构成及其功能，特别是程序计数器、虚拟机栈、...
基于SSM与Vue架构的病人跟踪治疗信息管理系统设计与实现（含源码及文档）
12-22
基于SSM架构与Vue技术构建的病人治疗追踪管理系统，采用Java编程语言实现业务逻辑，并以MySQL数据库作为数据存储支持。该系统主要包含三个用户角色：管理员、病人及普通访客。 管理员具备的功能模块包括：主界面、个人设置、病人档案管理、病例信息采集、预约安排、医生信息维护、核酸检测报告上传管理、行动轨迹记录管理、疾病分类配置、病人治疗进度跟踪、留言板处理以及系统参数管理。病人用户可操作：主界面、个人设置、病例信息查看、预约申请、医生查询、核酸检测报告上传、行动轨迹上报、个人治疗状态查询。访客端提供：首页浏览、医生信息展示、医疗资讯发布、留言反馈提交、个人中心、后台入口及在线咨询服务。 系统设计注重代码结构的清晰性与可维护性，强调功能实用性和界面简洁度，同时保持较强的扩展适应能力，便于后续功能升级与日常运维。 项目已通过实际运行测试，开发环境配置如下： - 编程语言：Java - 开发框架：Spring Boot - Java开发工具包：JDK 1.8 - 应用服务器：Tomcat 7 - 数据库系统：MySQL 5.7 - 数据库管理工具：Navicat 12 - 集成开发环境：Eclipse或IntelliJ IDEA - 项目构建工具：Maven 3.3.9。 资源来源于网络分享，仅用于学习交流使用，请勿用于商业，如有侵权请联系我删除！
电力系统单机无穷大电力系统短路故障暂态稳定Simulink仿真（带说明文档）
最新发布
12-22
【电力系统】单机无穷大电力系统短路故障暂态稳定Simulink仿真（带说明文档）内容概要：本文档围绕“单机无穷大电力系统短路故障暂态稳定Simulink仿真”展开，提供了完整的仿真模型与说明文档，重点研究电力系统在发生短路故障后的暂态稳定性问题。通过Simulink搭建单机无穷大系统模型，模拟不同类型的短路故障（如三相短路），分析系统在故障期间及切除后的动态响应，包括发电机转子角度、转速、电压和功率等关键参数的变化，进而评估系统的暂态稳定能力。该仿真有助于理解电力系统稳定性机理，掌握暂态过程分析方法。; 适合人群：电气工程及相关专业的本科生、研究生，以及从事电力系统分析、运行与控制工作的科研人员和工程师。; 使用场景及目标：①学习电力系统暂态稳定的基本概念与分析方法；②掌握利用Simulink进行电力系统建模与仿真的技能；③研究短路故障对系统稳定性的影响及提高稳定性的措施（如故障清除时间优化）；④辅助课程设计、毕业设计或科研项目中的系统仿真验证。; 阅读建议：建议结合电力系统稳定性理论知识进行学习，先理解仿真模型各模块的功能与参数设置，再运行仿真并仔细分析输出结果，尝试改变故障类型或系统参数以观察其对稳定性的影响，从而深化对暂态稳定问题的理解。
这是一个基于Prisma和SQLite数据库构建的现代化轻量级且开箱即用的个人作品集展示平台后端服务系统_该项目核心功能包括用户认证授权作品数据模型管理文件上传存储以及提供标.zip
12-22
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基于PSO算法优化支持向量机参数的MATLAB仿真源码：SVM与PSO-SVM性能对比
12-22
本研究聚焦于运用MATLAB平台，将支持向量机（SVM）应用于数据预测任务，并引入粒子群优化（PSO）算法对模型的关键参数进行自动调优。该研究属于机器学习领域的典型实践，其核心在于利用SVM构建分类模型，同时借助PSO的全局搜索能力，高效确定SVM的最优超参数配置，从而显著增强模型的整体预测效能。 支持向量机作为一种经典的监督学习方法，其基本原理是通过在高维特征空间中构造一个具有最大间隔的决策边界，以实现对样本数据的分类或回归分析。该算法擅长处理小规模样本集、非线性关系以及高维度特征识别问题，其有效性源于通过核函数将原始数据映射至更高维的空间，使得原本复杂的分类问题变得线性可分。 粒子群优化算法是一种模拟鸟群社会行为的群体智能优化技术。在该算法框架下，每个潜在解被视作一个“粒子”，粒子群在解空间中协同搜索，通过不断迭代更新自身速度与位置，并参考个体历史最优解和群体全局最优解的信息，逐步逼近问题的最优解。在本应用中，PSO被专门用于搜寻SVM中影响模型性能的两个关键参数——正则化参数C与核函数参数γ的最优组合。 项目所提供的实现代码涵盖了从数据加载、预处理（如标准化处理）、基础SVM模型构建到PSO优化流程的完整步骤。优化过程会针对不同的核函数（例如线性核、多项式核及径向基函数核等）进行参数寻优，并系统评估优化前后模型性能的差异。性能对比通常基于准确率、精确率、召回率及F1分数等多项分类指标展开，从而定量验证PSO算法在提升SVM模型分类能力方面的实际效果。 本研究通过一个具体的MATLAB实现案例，旨在演示如何将全局优化算法与机器学习模型相结合，以解决模型参数选择这一关键问题。通过此实践，研究者不仅能够深入理解SVM的工作原理，还能掌握利用智能优化技术提升模型泛化性能的有效方法，这对于机器学习在实际问题中的应用具有重要的参考价值。 资源来源于网络分享，仅用于学习交流使用，请勿用于商业，如有侵权请联系我删除！
jank_record_1766403318764055404.pb
12-22
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JVM核心技术解析与性能优化
综上所述，JVM作为一个复杂而强大的运行时环境，集成了类加载、内存管理、垃圾回收、编译优化等多项核心技术，为Java程序的高效、稳定运行提供了坚实基础。理解JVM的工作原理对于Java开发者进行系统设计、性能调优和...
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