jvm一篇就懂了

最新推荐文章于 2025-05-07 01:44:18 发布

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分类专栏： java 文章标签： jvm

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一、什么是 JVM

JVM(Java Virtual Machine):Java 虚拟机，用来执行 class 文件、保证 Java 语言跨平台
Java 虚拟机可以看做是一台虚拟的计算机，和真实的计算机一样，它有自己的指令集以及各种运行时内存
JVM 就是一个字节码翻译器，它将字节码文件翻译成各个系统对应的机器码，确保字节码文件能在各个系统上正确的运行

二、JVM 体系结构

微信图片_20210410181226

大概中文图：

主要分为三大层：

1. 类加载器子系统(Class Loader SubSystem)

在运行程序时首次运行类时进行加载->连接->初始化

(1) 加载(Loading):加载类文件，通过引导类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载

器三个加载器来完成类的加载

(2) 连接(Linking):连接操作，验证(验证字节码是否正确)、准备(为静态变量分配内存

空间和默认值)、解析

(3) 初始化(Initialzation):初始化所有静态变量并执行静态代码块

2. 运行时数据区(Runtime Data Areas)

(1) 方法区(Method Area)：存储所有类级别的数据，方法区在 JVM 中只有一个是多个线

程所共享的

(2) 堆区(Heap Area)：所有的对象、变量、数组都存在在该区域堆区在 JVM 中只有一个

是多个线程所共享的

(3) 虚拟机栈(Stack Area)：线程私有的，每个线程会创建单独的运行时栈，每个方法

调用会在运行时栈中创建一个栈帧，局部变量都存在于栈内存中；

(4) 程序计数器(PC Registers)：线程安全的，每个线程都有单独的计数器,主要用于保

存当前要执行的指令号，一旦指令执行，计数器将更新到下一条指令号

(5) 本地方法栈(Native Method stack):线程安全的，每个线程单独创建自己的本地方

法区,主要用于保存本地方法信息

运行时数据区：

QQ截图20210413201419

3. 执行引擎(Execution Engine)

(1) 解释器(Interpreter):作用读取字节码，并逐一执行

(2) 即时编译器(JIT Compiler)：由于一段代码被多次调用时，都需要解释执行，即时

编译期可以将这样的字节码编译为本地代码，用于多次的重复调用提高系统性能

(3) 垃圾回收器(Garbage Collection)：收集并删除未引用的对象，可以调用

System.gc()来触发垃圾回收器进行垃圾回收，垃圾回收器只回收使用 new 关键字创

建的对象，使用 finalize 方法清理其他对象

(4) 本地方法接口(Native Method Interface)：与本地方法库进行交互，提供执行引擎

所需要本地库

(5) 本地方法库(Native Method Library)：执行引擎所需要本地库的集合

三 . 运行区对象解释

1 程序计数器(Program Counter Register)

作用:

保存当前要执行指令的地址(指令号)，一旦指令执行，计数器将更新到下一条指令的地址(指令号)
每个线程都有单独的计数器,它属于线程私有的，用于存储当前线程要执行的代码指令地址

(行号)程序计数器是线程安全的

JVM 指令通过 javap –v test.class 反解析获得（javap 反解析工具，它的作用就是
根据 class 字节码文件，反解析出当前类对应的 code 区（汇编指令）、本地变量表、异
常表和代码行偏移量映射表、常量池等等信息。）
执行过程: 
1. 计数器读入要执行的 JVM 指令号
2. CPU 获取计数器中的指令号
3. CPU 根据从计数器中获取的指令号执行相对应的指令
4. 计数器更新要执行的 JVM 指令号

2、虚拟机栈(Stack Area)

虚拟机栈就是我们常说的栈
虚拟机栈是 Java 方法执行的内存模型
每个执行的线程都有自己的虚拟机栈(系统为当前线程分配的内存空间)，它是线程私有
的程序执行是通过方法调用来实现的，在虚拟机栈中，每个方法都对应了一个栈帧
每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的方法，该栈帧处于栈顶
虚拟机栈会发生内存溢出
每个栈帧中包含：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回值等信息

3 本地方法栈

使用 native 修饰的方法为本地方法，它和 Java 方法不同，本地方法不是有 Java 实现，

而是会进入本地方法栈调用本地方法本地接口 JNI (Java Native Interface) ,本地方法有本地的动态库提供，可以是任意的语言实现，如 C、C++；

4 堆(Heap)

堆是 JVM 中占用内存最大的一块

堆是被所有线程所共享的内存区域，在虚拟机启动时创建
堆是用来存放实例对象和数组的内存区域
堆是垃圾收集器管理的主要区域
堆在逻辑上分为“新生代”和“老年代”，垃圾收集器对这两个区所使用的回收策略也不一样
新生代又分为 Eden 和 Survivor 区。Survivor 区由 FromSpace 和 ToSpace 组成。Eden 区占大容量，Survivor 两个区占小容量，默认比例是 8:1:1。

新生成的对象首先存放在新生代的 Eden 区，当 Eden 区空间满了，触发 Minor GC 清理 Eden 区的对象，存活下来的对象转移到 Survivor 的 FormSpace 区，FormSpace 区满后触发执行 Minor GC 清理 FormSpace 中的对象，在将存活的对象转移到 ToSpace 区，这样保证了在一段时间内总有一个 Survivor 区是空的，经过多次 Minor 后仍然存活的的对象转移到老年代中。老年代存储长存活的对象，占满时会触发 Major GC 或 Full GC 对整个堆空间进行清理，GC 期间会停止所有线程等待 GC 完成，所以对响应要求高的应用尽量减少发生 Major GC，避免响应超时。
通过分带将对象根据存活概率进行分类，对存活时间长的对象，放到固定区,从而减少扫描垃圾时间及 GC 频率。针对分类进行不同的垃圾回收算法
Minor GC ：清理年轻代
Major GC ：清理老年代
Full GC ：清理整个堆空间，包括年轻代和永久代
所有 GC 都会停止应用所有线程。
堆的所占用的内存大小是可以扩展的，使用“-Xms”和“-Xmx”来控制堆的最小和
最大内存
会放生内存泄漏
```
                                  堆的常用参数调节：
```

参数	描述
-Xms	堆内存初始大小，单位 m、g
-Xmx（MaxHeapSize）	堆内存最大允许大小，一般不要大于物理内存的 80%
-XX:PermSize	非堆内存初始大小，一般应用设置初始化 200m，最大 1024m 就够了
-XX:MaxPermSize	非堆内存最大允许大小
-XX:NewSize（-Xns）	年轻代内存初始大小
-XX:MaxNewSize（-Xmn）	年轻代内存最大允许大小，也可以缩写
-XX:SurvivorRatio=8	年轻代中 Eden 区与 Survivor 区的容量比例值，默认为 8，即 8:1
-Xss	堆栈内存大小