浅谈JVM--《深入理解Java虚拟机》小小总结

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#jvm #java虚拟机 #读后感

本文详细介绍JVM内存管理机制，包括程序计数器、虚拟机栈等内存区域的作用及垃圾回收算法，如标记-清除算法、复制算法等。此外还探讨了类加载过程以及虚拟机性能监控工具。

JVM

  • 内存管理
  • 垃圾回收
  • 类加载
  • 虚拟机性能监控和优化

内存管理

  • 正常认为的内存区域包括：堆、栈，这种分法比较粗糙

  • JVM较为详细地将内存划分为若干个不同的数据区

    • 程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器，就是记录正在执行的虚拟机字节码指令的行数
    • java虚拟机栈：我们所谓的“栈”，描述的是java方法执行的内存模型，一个方法对应一个栈帧，存储局部变量表等，一个方法的生命周期对应一个栈帧的进栈和弹栈
    • 本地方法栈：类似于虚拟机栈，区别就是本地方法栈为虚拟机使用的Native方法服务
    • java堆：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配；堆可以再进行细分为新生代和老年代
    • 方法区：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据，相对于java堆，方法区又叫做永久区；其中有一部分是运行时常量池，用于存储编译期生成的各种字面量和符号引用

垃圾回收

  • 垃圾回收器会回收不再存活的对象，但是有没有想过回收器怎么判断该对象是否存活
  • 早期的JVM中有一个计数算法，当有一个地方引用这个对象的时候，计数器加一，当引用失效的时候，计数器减一，任何时刻计数器为0时的对象都不能再被使用，但是现在主流的JVM里面都没有使用这个算法，因为它很难解决对象之间的相互调用的问题
  • 判断对象是否存活，使用可达性分析算法，基本思路：通过一系列称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，将引用链作为其向下走的路径，，当一个对象没有任何引用链相连的时候，就说明这个对象是可回收的。
垃圾收集算法
  • 标记-清除算法：先标记在清除，不足：效率问题；空间问题
  • 复制算法：将内存分为大小相等的两部分，，每次只使用其中一部分，当这一部分用完，将其存活的对象复制到另一块上面，再将使用过的内存一次性清除掉，这样会提高效率；
  • 标记-整理算法：当对象存活率较高的时候，使用复制算法效率将变低，先标记在整理，标记后将所有存活的对象都向一端移动，最后一次清理边界以外的对象
  • 分代收集算法：java堆中分为新生代和老年代，再根据不同区域的特点采用不同的清理算法，新生代中每次都有大批的对象死去，就选用复制算法，老年代中对象存活率较高，就可以使用标记-清除，标记-整理的算法
垃圾收集器
  • Serial收集器：这是一个单线程的收集器，最重要的是它在进行垃圾回收的过程中，其他工作的线程必须暂停，直到它收集结束。（stop the world）
  • ParNew收集器：Serial收集器的多线程版本
  • Parallel Scavenge 收集器：新生代收集器，使用复制算法的收集器，又是并行的多线程收集器
  • Serial Old收集器：Serial收集器的老年代版本，也是单线程收集器
  • Parallel Old收集器：Parallel Scavenge 收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-整理”算法
  • CMS收集器：一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器
  • G1收集器：最新收集器，JDK1.7中采用的收集器，是一款面向服务端应用的垃圾回收器，具有下面特点：
    • 并行和并发
    • 分代收集
    • 空间整合
    • 可预测的停顿

类加载

类从被加载到虚拟机内存中开始，直到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括了：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载 这七个阶段，其中验证、准备和解析这三个部分统称为连接（linking）
  1. 加载
    • 使用类加载器完成，生成字节码文件，使用类加载器的时候，会有一个双亲委派模型
  2. 验证
    • 文件格式验证
    • 元数据验证
    • 字节码验证
    • 符号引用验证
    • 验证对于类加载机制而言，并不是必要的阶段，如果所运行的代码是确保安全的
  3. 准备
    • 为类的静态变量分配内存和将其初始化为默认值，这些内存都将在方法区中进行分配。
  4. 解析
    • 虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程
    • 符号引用：一组符号来描述引用的对象
    • 直接引用：能够直接指向目标的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄
  5. 初始化
    • 初始化是类加载的最后一步，开始真正的执行类中定义的java程序代码。
    • 初始化阶段是执行类构造器()方法的过程。这个方法是由编译器自动收集类中的所有变量的赋值动作和静态语句块中（static{}中的语句合并产生的）
  6. 使用
  7. 卸载
双亲委派模型
  • 类加载分类：启动类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器
  • 双气委派模型的工作过程：一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器完成，每个层次的类加载器都是这样，因此所有的加载请求都会传递到启动类加载器中，只有父加载器反馈自己无法完成这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

虚拟机性能监控与优化

性能监控
  • JDK的可视化工具
    • JConsole：java监视与管理控制台：可以监控内存、线程、类、CPU使用情况等4种信息的曲线图
    • VisualVM：多合一故障处理工具：可以做到显示虚拟机进程以及进程的配置；监视应用程序的CPU、GC等信息；方法级的程序运行性能分析；离线程序快照
android 初识JVM
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1 JVM概念 JVM是Java Virtual Machine的简称。意味Java虚拟机 虚拟机 指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统 有哪些虚拟机 VMWare Visual Box JVM VMWare或者Visual Box都是使用软件模拟物理CPU的指令集 JVM使用软件模拟Java 字节码的指令集 2 初识JVM-Java和JVM的历史 19...
浅谈JVM---JVM内存机制
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这里写目录标题JVM的运行机制Java程序的具体运行过程如下 JVM的运行机制 JVM（Java Virtual Machine）是用于运行Java字节码的虚拟机，包括一套字节码指令集，一组程序寄存器，一个虚拟机栈，一个虚拟机堆，一个方法区，一个垃圾回收器。 JVM运行在操作系统之上不和硬件设备直接交互。 Java源文件在通过编译器之后被编译成相应的.Class文件（字节码文件），.Class文件又被JVM中的解释器编译成机器码，在不同的操作系统上运行。 每种操作系统的解释器是不同的但基于解释器实现的虚拟
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开篇废话 今天我们一起来学习JVM的内存分配，主要目的是为我们Android内存优化打下基础。 一直在想以什么样的方式来呈现这个知识点才能让我们易于理解，最终决定使用方法为：图解+源代码分析。 欢迎访问我的个人博客：senduo's blog 希望能在我们平时开发写代码的时候，能够知道当前写的这段代码，内存方面是如何分配的。 我们深知，一个Java程序...
Android JVM 原理简析
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08-02
NULL 博文链接：https://younglibin.iteye.com/blog/1959816
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有段时间没有更新博客了，事出必有妖，我先来阐述一下写本系列博客的来由: 前段时间老板思想又有点邪恶了，总想破解别人的软件，让我研究研究。于是我在膜拜之余也四方打探，决定从java字节码指令集和dalvik虚拟机的arm指令集入手，虽然后来由于非安全领域专业人员，就放弃了，不过对于技术来说，研究的价值不可遗失，遂成此博客。 当然本篇博客只会分析Java字节码解析和Android机器码解析，让那些邪恶的想法先消停消停，当然，有条件的同学，单凭看懂此篇的智慧，应该也不是什么难事。话归正题，接下来让我们一起揭开
jvm与android 虚拟机,JVM部分知识点以及Android虚拟机
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本文会根据学习和理解不断持续迭代更新JVMJVM是Java的核心和基础,是Java编译器和OS间的虚拟处理器,是一种用软件方法实现的抽象计算机,这个抽象计算机可以执行Java字节码程序(.class)总的来说JVM是一种抽象定义,针对不同平台有不同平台对这个抽象的JVM实现(类似抽象类和实现类)JVM体系结构下内存空间JVM运行时的内存空间主要分为线程私有的数据区和共享数据区其中线程私有的数据区包...
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注意：本篇文章是本人阅读相关文章所写下的总结，方便以后查阅，所有内容非原创,侵权删。目录JVM的加载机制【两个阶段】--1.1 编译(阶段一)--1.2 运行(阶段二)【三个步骤】----1.2.1 装载----1.2.2 链接----1.2.3 初始化1. JVM的加载机制即JVM是如何将我们写的类对应的java文件加载到内存中的。//举例用到的类public class Main {publi...
面试你能搞懂JVM了吗，快看看这20道JVM面试题(附答案)
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JVM面试题 1.内存模型以及分区，需要详细到每个区放什么？ 2.堆里面的分区：Eden，survival （from+ to），老年代，各自的特点？ 3.对象创建方法，对象的内存分配，对象的访问定位？ 4.GC 的两种判定方法？ 5.SafePoint 是什么？ 6.GC 的三种收集方法：标记清除、标记整理、复制算法的原理与特点，分别用在什么地方，如果让你优化收集方法，有什么思路？ 7.GC 收...
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1.写在前面 想要成为一名优秀的Android开发，你需要一份完备的知识体系，在这里，让我们一起成长为自己所想的那样。 2020届的秋招提前批已近尾声，目前Android开发岗已拿到的offer有[百度]，[字节跳动]，[美团点评]，[网易]，岗位均为Android开发方向。距离毕业答辩还有点时间，写写我的互联网转行之路。 先介绍一下自己的背景，北航本硕，学习成绩中上，有两个学科竞赛奖项，一篇SCI。 计算机方面，没有实习，只有一个略微相关的项目能写到简历里面。专业知识全靠自学，所以过程也异常痛苦。准备时间
浅谈JVM的原理
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<think>嗯，用户想了解JVM的工作原理和基本概念。首先，我需要回顾一下JVM的基本结构和运行机制。根据用户提供的引用，JVM主要包括类加载子系统、运行时数据区、执行引擎和本地方法接口等部分。运行时数据区又分为方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器。用户之前提到的引用中提到了堆、栈、方法区等，所以需要详细说明这些部分。 首先，类加载过程可能需要分步骤解释，加载、链接、初始化这三个阶段。然后运行时数据区中的各个部分，比如堆是对象实例存储的地方，是GC的主要区域，分代结构（年轻代、老年代、永久代/元空间）。虚拟机栈和本地方法栈的区别，栈帧的结构，局部变量表、操作数栈这些内容。程序计数器的作用，线程私有，记录当前执行地址。 执行引擎部分需要解释解释器和JIT编译器，以及它们的协作。本地方法接口调用本地库。垃圾回收机制的基本原理，分代收集算法，不同区域的GC策略，比如年轻代的Minor GC，老年代的Major GC，还有Full GC。 可能还需要提到JVM的内存管理，比如如何分配内存，对象的创建和回收过程。此外，用户提供的引用中有提到永久存储区（方法区），在JDK8之后被元空间替代，使用本地内存，避免OOM。 用户的问题需要结构清晰的回答，所以应该分点讲解，每个部分简明扼要。同时，生成的相关问题要围绕JVM的结构、内存管理、类加载、垃圾回收等方面，确保覆盖用户可能感兴趣的后续问题。 在回答时要注意使用正确的中文术语，比如“栈帧”而不是“栈框架”，确保LaTeX格式正确，行内公式用$...$，独立公式用$$...$$。比如在讲解对象内存分配时，可能需要公式表示内存地址，但用户提供的引用中没有具体公式，所以可能不需要太多数学表达式，但如果有涉及的话要正确应用。 最后，检查引用是否正确标注，例如方法区的信息引用[4]，堆的结构引用[3]，栈的局部变量引用[2]等。确保每个引用标记自然，不干扰阅读。同时，生成的问题要有助于用户深入理解，比如JVM内存结构、类加载机制、垃圾回收优化、元空间与永久代的区别等。</think>### JVM工作原理与基本概念详解 --- #### **一、JVM核心组成** Java虚拟机（JVM）是Java程序运行的核心环境，主要包含以下模块： 1. **类加载子系统** 负责加载`.class`文件，解析为JVM可识别的数据结构，过程分为三个阶段： - **加载**：查找并加载类的二进制数据。 - **链接**：验证、准备（分配静态变量内存）、解析（符号引用转直接引用）。 - **初始化**：执行类构造器`<clinit>()`方法[^4]。 2. **运行时数据区** JVM内存分为以下区域： - **方法区（Method Area）** 存储类元数据（如类名、方法代码）、静态变量、常量池等。JDK8后由“永久代”改为“**元空间（Metaspace）**”，直接使用本地内存[^4]。 - **堆（Heap）** 所有线程共享，存储对象实例和数组，是垃圾回收的主战场。采用分代结构： - 年轻代（Young Generation）：存放新对象，分为Eden、Survivor区。 - 老年代（Old Generation）：长期存活的对象。 $$ \text{堆内存} = \text{年轻代} + \text{老年代} $$ [^3] - **虚拟机栈（JVM Stack）** 线程私有，存储栈帧（Frame），每个栈帧对应一个方法调用，包含局部变量表、操作数栈等[^2]。 - **本地方法栈（Native Method Stack）** 为本地方法（如C/C++代码）服务。 - **程序计数器（PC Register）** 记录当前线程执行指令的位置。 3. **执行引擎** - **解释器**：逐行解释字节码。 - **即时编译器（JIT）**：将热点代码编译为机器码以提升性能。 - **垃圾回收器（GC）**：自动回收堆中无用对象。 4. **本地方法接口（JNI）** 调用操作系统或硬件相关的本地库。 --- #### **二、JVM运行流程** 1. **类加载**：将`.class`文件加载至方法区。 2. **内存分配**：对象实例分配在堆中，局部变量存储于虚拟机栈。 - 例如：`Object obj = new Object();`中，`obj`引用在栈中，对象实例在堆中[^2][^3]。 3. **执行字节码**：解释器或JIT将字节码转换为机器指令。 4. **垃圾回收**：GC自动回收堆中不可达对象，避免内存泄漏。 --- #### **三、垃圾回收（GC）原理** - **分代收集算法**： - **年轻代**：使用复制算法（Minor GC），Eden区满时触发。 - **老年代**：使用标记-清除或标记-整理算法（Major GC/Full GC）[^3]。 - **GC Roots**：通过根对象（如栈中局部变量、静态变量）判断对象存活性。 --- #### **四、关键特性** 1. **跨平台性**：字节码通过JVM适配不同操作系统。 2. **内存自动管理**：GC减少内存泄漏风险。 3. **多线程支持**：独立栈和程序计数器实现线程隔离。 ---
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