JVM（狂神说）

最新推荐文章于 2025-03-10 14:54:33 发布

yangsha12138!

最新推荐文章于 2025-03-10 14:54:33 发布

阅读量497

点赞数

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_39831512/article/details/118899764

版权

本文详细探讨了JVM的体系结构，包括类加载器（Bootstrap, ExtClassLoader, AppClassLoader）及其双亲委派机制，确保类的安全加载。此外，介绍了沙箱安全机制、Native、PC寄存器的作用，以及方法区、栈、HotSpot JVM、堆内存（新生区、养老区、永久区/元空间）的细节。文章还涉及了JVM调优、如何排查OOM异常和不同GC垃圾回收算法（复制、标记清除、标记整理）的优缺点。" 133615483,19990713,LVS调度算法与服务器群集管理详解,"['负载均衡', '服务器群集', 'LVS', '调度算法']

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

JVM体系结构

在这里插入图片描述

类加载器及双亲委派机制

在这里插入图片描述

类加载器

JVM提供了三层类加载器：

Bootstrap classLoader（启动类/根加载器)：主要负责加载核心类库(如java.lang.*等)，构造ExtClassLoader和AppClassLoader。
ExtClassLoader(扩展类加载器)：主要负责加载jre/lib/ext目录下的一些扩展类
AppClassLoader(应用程序加载器)：主要负责加载应用程序的主函数类

双亲委派机制

当某个类加载器需要加载某个.class文件时，它首先把这个任务委托给他的上级类加载器，递归这个操作，如果上级的类加载器没有加载，自己才会去加载这个类。

类加载器级别:App->Ext>Boot

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
            throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 首先检查这个classsh是否已经加载过了
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    // c==null表示没有加载，如果有父类的加载器则让父类加载器加载
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        //如果父类的加载器为空 则说明递归到bootStrapClassloader了
                        //bootStrapClassloader比较特殊无法通过get获取
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {}
                if (c == null) {
                    //如果bootstrapClassLoader 仍然没有加载过，则递归回来，尝试自己去加载class
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

双亲委派机制的作用

1、防止重复加载同一个.class。通过委托去向上面问一问，加载过了，就不用再加载一遍。保证数据安全。
2、保证核心.class不能被篡改。通过委托方式，不会去篡改核心.clas，即使篡改也不会去加载，即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。

测试

在这里插入图片描述

沙箱安全机制

沙箱机制就是将 Java 代码限定在虚拟机(JVM)特定的运行范围中，并且严格限制代码对本地系统资源访问，通过这样的措施来保证对代码的有效隔离，防止对本地系统造成破坏。沙箱主要限制系统资源访问，那系统资源包括什么？——CPU、内存、文件系统、网络。

Native

/**
 * native：凡是带用native关键字的，代表Java作用范围达不到了，需要回去调用底层C语言的库
 * 会进入本地方法栈 调用本地方法接口(JNI)
 * JNI作用：扩展JAVA程序，融合不同的编程语言为Java所用 最终是为了融合C、C++
 * Java诞生的时候 C、C++语言很流行，Java语言想要有立足之地的话就必须能够调用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，通过JNI加载本地方法库中的方法
 *
 * 现在在开发中很少用到native了（适用场景：Java驱动打印机等）
 */
public native void start0();

PC寄存器

程序计数器：Program Counter Register

每个线程都有程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（用来存储指向下一条指令的地址）

方法区（Method Area)

方法区被所有线程共享。静态变量（static)、常量(final)、类模板信息（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。（方法区中包含的都是在程序中永远的唯一的元素）

栈

程序=数据结构+算法

为什么main先执行，最后结束？

在这里插入图片描述

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。

栈运行原理：栈帧

栈满了：StackOverError

栈中存放的是保存基本数据类型的对象和自定义对象的引用（不是对象）。

HosPot

三种JVM：

Sun公司 Java HotSpot™
BEA JRockit
IBM J9VM

我们都是学习HotSpot

堆

一个JVM只有一个堆内存堆内存大小是可以调节的

堆内存要分为三个区域：新生区、养老区、永久区

在这里插入图片描述

GC回收主要是在伊甸去和永久存储区

在JDK8以后，永久存储区改名为元空间

元空间逻辑上存在物理上不存在

新生区

新生区是类诞生和成长的地方，甚至死亡。

包含两个区域：

伊甸园区：所有的类都是在伊甸园new出来的
幸存者区（包含两个幸存者区）。

new出来的类先存在伊甸园去，当伊甸园满了之后，触发一次轻GC，存活的实例

则放在幸存者区。（经过研究，百分之99的对象都是临时对象，大多在新生区都被消灭了）

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元对象。这个区域不存在垃圾回收！关闭JVM虚拟机就会释放这个区域的内存。

该区一般不会出现OOM。

若出现OOM，可能原因有：

一个启动类加载了大量第三方jar包
Tomcat部署很多的应用

jdk1.8之后，就被成为元空间了。

在这里插入图片描述

元空间逻辑上存在，物理上不存在。

内存测试

// 虚拟机试图使用的最大内存
long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();
// 虚拟机初始化总内存
long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();

System.out.println(max + "字节   " + max/(double)1024/1024 + "M");
System.out.println(total + "字节   " + total/(double)1024/1024 + "M");

输出：（默认情况下 分配的总内存是电脑内存的是1/4，初始化的内存是1/64)
857735168字节   818.0M
58720256字节   56.0M

自定义JVM参数：

在这里插入图片描述

所以说永久区逻辑上存在，物理上不存在。

JVM调优

OOM异常排除

使用JProfile分析OOM原因

安装JProfile

在这里插入图片描述

下载JProfile客户端并安装
设置JVM参数

GC垃圾回收算法

JVM进行垃圾回收的区域：新生代（Eden、Survivor from、Survivor to)、老年代。大部分GC都在新生代中发生。

新生代发生的GC叫Major GC，老年代发生的GC叫Full GC，Full GC至少伴随着一次Major GC。

GC算法：引用计数法

在这里插入图片描述

不是很常用

GC算法：复制算法

年轻代的GC主要使用复制算法（负责Survivor from、 to两区的复制）

在这里插入图片描述

好处：没有内存碎片

坏处：浪费了一块内存空间。（多了一块空间to区永远是空的）（如果在极端情况下，对象100%存活，这样就不好因而新生代采用该算法）

标记清除算法

在这里插入图片描述

优点：不需要额外的空间

缺点：需要扫描两次，浪费时间，会产生内存碎片

标记整理算法

在这里插入图片描述

先标记清除几次，在压缩这样比较节省性能

GC 算法总结

内存效率（时间复杂度）：复制算法>标记清除算法>标记整理算法
内存整齐度：复制算法=标记整理算法>标记清除算法
内存利用率：标记整理算法=标记清除算法>复制算法
   
GC使用分代收集算法

 年轻代：存活率低，所以采用复制算法
 老年代：区域大，存活率高 使用标记清除算法+标记整理算法混合实现