JVM内存-优快云博客

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本文详细介绍了JVM的内存结构，包括类加载器（如Bootstrap、Extension和AppClassLoader）、双亲委派机制、沙箱安全机制、内存区域（如PC寄存器、方法区、栈、堆和本地方法栈）。还讨论了JVM的垃圾回收、内存调优和HotSpot、JRockit、J9等不同实现。同时，涉及了Java内存模型（JMM）以及volatile关键字的作用。通过对JVM的理解，有助于优化Java程序的性能和内存管理。

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JVM

jvm的位置
jvm的体系结构
类加载器

1 虚拟机自带的类加载器

2 启动类根加载器：引导类加载器，Bootstrap ClassLoader 使用c/c++实现，用来加载java核心库

3 扩展类加载器：Extension ClassLoader 使用java语言编写，父类为启动类加载器，从java.ext.dirs 系统属性所指定的目录中加载类库，从jdk安装目录jre/lib/ext 子目录下加载类库

4 应用程序加载器：系统加载器，AppClassLoader 使用java 语言编写，负责加载环境变量classpath或java.class.path 指定路径下的类库。默认的类加载器，一般java引用的类都是由他来完成加载。
双亲委派机制

为了安全，在我们进行类加载的时候，会一层一层的往上委托，在上层父类包中找不到，才一层一层往下找。
沙箱安全机制

就是一种保护机制，防止外来的程序损害电脑。

基本组件：
- 字节码校验器：确保java 类文件遵循java语言规范。
- 类装载器：类装载器在防止恶意代码去干涉善意代码，守护了被信任的类库边界，将代码归入保护域，确定代码可有那些操作...这三个方面起作用
  
  装载器采用的机制是双亲委派模式。
- 存取控制器：用户可以指定存取控制器控制核心api对操作系统的存取权限。
- 安全管理器：实现权限控制，是核心api和操作系统之间的主要接口。
- 安全软件包：允许用户为i自己的应用增加新的安全特性
Native

凡是带了native 关键字的，说明java的作用范围达不到了，会去调用底层c语言的库

会进入本地方法栈调用本地方法接口JNI 为了扩展java的使用，融合不同的语言

它在内存区专门开辟了一块标记区域：Native Method stack 用来登记native方法

java 程序驱动打印机，管理系统。
PC寄存器

Program Counter Register 程序计数器

每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指针方法区中的方法字节码（用来存放指向像一条指令的地址，即将要执行的代码），在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计。
方法区

Method Area

方法区是被所有线程共享的，所有字段的方法字节码，以及一些特殊的方法，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，此区域属于共享区间

静态变量，常量，类信息（构造方法，接口定义），运行时的常量池存放在方法区中，实例变量存放在堆内存中，和方法区无关。

static final Class 常量池。
栈

程序 = 数据结构+算法

队列：先进先出 FIFO

栈：就像一个桶先进后出，后进先出数据结构原文中是模拟一个手枪弹夹，先进的后出。

为什么main（）方法先执行，最后结束。

栈内存主管程序的允许，生命周期和线程同步，线程结束，栈内存也就是释放，对于栈来说，不存在垃圾回收问题，一旦线程结束，栈就over。

栈中存放 8 大数据类+引用对象+实例的方法。

栈+ 堆+ 方法区的交互
三种JVM
- sun公司 HotSpot 我们学习的
- BEA JRockit
- IBM J9 VM
堆

Heap 一个jvm只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。

类加载器读取了类文件后，一般把类，方法，常量，变量...保存我们所有引用类型的真实对象：

堆内存中还细分为三个区域：
1. 新生区
  
  一个类诞生和成长的地方，也可能是死亡的地方。
  
  伊甸园，所有对象都是在伊甸园区new出来的
  
  幸存者区（0，1）
  
  在伊甸园区如果这个对象没有被引用了，就会触发轻GC，存活下来的类就存放在幸存区中。
2. 养老区
  
  当幸存区里也满了就会触发重GC，将伊甸园和幸存区进行清理，存活下来的才保存到养老区。
  
  养老区也满了，就会报oom
3. 永久区
  
  这个区域常驻内存，用来存放JDK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，或者类信息。不存在垃圾回收。
  
  关闭虚拟机才会释放这个区域的内存
  
  只有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，大量动态生成的反射类，不断的被加载，直到内存满了，就会出现OOM；
  
  jdk1.6 ：永久代常量池在方法区
  
  jdk1.7 ：永久代慢慢退化了，去永久代常量池在堆中
  
  jdk1.8 ：无永久代，常量池在元空间
  
  GC 垃圾回收主要是在伊甸园区和养老区
  
  堆内存满了，就会报OOM
  
  在jdk8以后，永久存储区叫元空间
持久代也叫 “非堆”
```
public class Test004 {
    public static void main(String[] args) {
        long l = Runtime.getRuntime().maxMemory();//返回虚拟机试图使用的最大内存
        long l1 = Runtime.getRuntime().totalMemory();
        //返回虚拟机试图使用的最大内存
        System.out.println(l/(double)1024/1024 + "mb");
        //jvm 总内存
        System.out.println(l1/(double)1024/1024 + "mb");

    }
}
```
指定内存大小

OOM:

1 常识扩大堆内存看结果

2 分析内存，看一下那个地方出现了问题（专业工具）

元空间：逻辑上存在，物理上不存在
堆内存调优

使用JPROFILER软件进行对堆内存的一个调优。
GC，

1 每次gc都会把活得对象移到幸存区，一旦伊甸园区被GC，就会空。

2 为了保证幸存区to 为空存区to和存区from会交换位置，并将对象都保存到一个幸存区中，那么剩下那个空的就会变为幸存区to。

3 当一个对象经历了15此GC（可以设置次数：-XX:MaxTenuringThreshold=5），都还没有被回收，就会被放入老年区。

好处：没有内存的碎片

坏处：浪费了内存空间，to空间一直是空的。

复制算法的最佳使用场景：对象的存活率较低。

标记清除算法：第一次扫描将活着的对象进行标记，第二次扫描没有标记的对象直接清除。

缺点：两次扫描浪费时间。会产生内存碎片。不需要额外的空间。

标记压缩：再次扫描，将存活的对象移到一段

缺点：虽然防止了碎片产生，但是任然浪费时间。
JMM

java Memory model
1. java内存模型
2. 缓存一次性协议，用于定义数据读写的规则
  
  JMM定义了线程和住内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存中，内阁线程有一个私有本地内存。
Volatile：可见性，不保证原子性，禁止指令重排（使用内存屏障来实现的，store屏障将工作内存中的变量刷新到主内存和local屏障从主内存中读取共享变量。）
总结