初识JVM

JVM

位置

操作系统之上

体系结构

类加载器 class loader

作用：加载 Class 文件

1.虚拟机自带加载器

2.启动类（根）加载器

3.拓展类加载器

4.应用程序加载器

双亲委派机制

加载器是层层叠加的

从app < exc < root

• 类加载器收到类加载的请求，会将请求向上委托给父类加载器，一直委托，直到启动类加载器 从下往上

• 最上级加载器建查是否能加载当前这个类，能加载就结束，使用当前加载器，否则抛出异常，并通知子加载器加载

• 子加载器重复上一步

都找不到，返回Class Not Found

null ： java调用不到底层文件 C、C++

沙箱安全机制

讲Java代码限定在JVM特定的运行范围中，严格限制代码对本地系统资源访问

分配设置权限

一开始是本地与远程之间的区别，后逐渐更新成权限控制

• 本地代码

  • 默认可信任的

• 远程代码

  • 默认不受信任的

不受信任的代码放在沙箱中

沙箱的基本组件：1. 字节码校验器

2. 类装载器
3. 存取控制器：控制核心API对操作系统存取权限
4. 安全管理器：核心API和操作系统之间的主要接口，实现权限控制，优先级比存区控制器高
5. 安全软件包：java.security下的类和扩展包，允许用户位置及的应用增加新的安全性（包含多种内容）

PS： Thread类

线程类java.lang.Thread类详解 - Ryan520 - 博客园 (cnblogs.com)

本地方法区 Native

native 关键字修饰，说明java作用范围达不到，是去调用底层C语言库

进入本地方法栈，调用JNI

本地方法接口 JNI

• JNI作用： 扩展Java的使用，融合不同的变成语言为Java所用

//java诞生时候为了立足，可以调用C跟C++，在内存中专门开辟了一块标记区域：本地放方法区，

调用其他方法

PC寄存器

• 程序计数器

方法区

被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数，接口代码也定义在此

简单说：所有定义的方法的信息都哦保存在该区域，此区域属于共享空间

静态变量、常量、类信息、运行时常量池存在方法区中，但是实例变量存在堆内存与方法区无关

static、final、class、常量池

栈

先进后出，后进先出 ： 桶

队列：先进先出 （FIFO ： first in first out）

main() 方法先执行，在栈的最底下 先执行，最后结束

栈：栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步

线程结束，栈内存释放栈不存在垃圾回收

线程结束，栈也结束

栈：8大基本类型+对象引用+实例的方法

• 栈的运行原理：栈帧

每执行一个方法就会生成一个栈帧

栈帧包含的内容：方法索引、参数、本地变量、类文件引用、父帧（指向上一个栈帧）、子帧（指向下一个栈帧）

栈满了，就会发生栈溢出StackOverFlowError

栈 + 堆 + 方法区： 交互关系

实例化过程

堆Heap

一个JVM只有一个堆内存，堆内存大小可调节。

蕾姐在其读取了类文件

GC：垃圾回收，主要是在伊甸园区养老区

堆内存满了，OOM ，堆内存不够！ java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space

JDk 8 之后永久存储区改变成为元空间

堆内存分为三部分:永久存储区+新生区+养老区
新生区是类的诞生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分：伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor pace），所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个： 0区（Survivor 0 space）和1区（Survivor 1 space）。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区。那如果1区也满了呢？再移动到养老区。

新生区：

• 类：诞生和成长，甚至死亡
• 伊甸园（Eden）：所有的对象都是在伊甸园区new出来的
• 幸存者区 （0，1）

老年区：

• 新生区的对象没被清走就进入其中

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运行时二带一些环境或类信息，这个区域不存在垃圾回收，关闭VM（虚拟机）时就会释放这个区域的内存

• JDK1.6之前： 永久代，常量池在方法去
• JDK1.7：有永久代，但是退化了，常量池在堆中
• JDK1.8之后：无永久代，常量池在元空间

元空间：非堆（逻辑上存在，物理上不存在）

元空间放在本地内存中，没有在JVM中

OOM 堆内存满了，解决方法

1. 尝试扩大内存堆看结果
2. 分析内存，看一下哪个地方出问题（专业工具）

研究OOM故障，排除，为何出错

• 能够看到代码第几行出错：内存快照工具，MAT，Jprofiler
• debug，一行行分析

MAT，Jprofiler作用：

• 分析Dump内存文件，快读定位内存泄漏
• 获得堆中数据
• 获得打的对象

设置JVM option

-Xms 设置初始化内存分配大小 默认1/64

-Xmx 设置最大分配内存，默认1/4

-XX:+命令内容

+PrintGCDetails 打印GC垃圾回收信息

//-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

oom DUMP

获取dump

通过Jprofiler分析内存快照，找错误原因

GC垃圾回收

作用域：堆中

JVM在进行GC时，并不是对着三个区域统一回收，大部分是回收伊甸区

• 伊甸区
• 幸存区（from，to）
• 老年区

两种GC：轻GC（普通的GC） ， 重GC （全局GC）

GC题目：

• JVM的内存模型和分区 详细到每个区放什么
• 堆里面的分区有哪些？ Eden , from ， to ，老年区 ，永久储存区
• GC的算法？ 标记清除法、标记压缩、复制算法、引用计数器
• 轻GC 和 重GC分别在什么时候发生

GC算法

引用计数法

给每个对象分配一个计数器，每次使用加1 使用完成之后-1 如果为0 就清除

复制算法

谁空谁是to

默认情况下对象经历15次GC之后，没有被清除，就进入养老区

• 好处：没有内存的碎片
• 坏处：浪费了内存空间，多了一半空间永远是空to （但是存活率为100%的时候会影响效率）

复制算法最佳使用场景：对象存活度较低的时候（新生区）

标记清除算法

• 优点：不需要额外内存空间
• 缺点：再次扫描，浪费时间，会产生内存碎片

标记压缩

将标记的对象往前移动，不产生碎片

压缩：防止内存碎片产生，再次扫描，向前移动存活的对象，成本是多了一次移动和扫描

标记清除压缩

先标记清除多次，产生多个碎片之后再标记压缩

总结

内存效率： 复制算法>标记清除算法>标记压缩算法（时间复杂度）

内存整齐度：复制算法 = 标记压缩算法 > 标记清除算法

内存利用率: 标记压缩算法 = 标记清楚算法 > 复制算法

算法总结

只存在最合适的算法— GC ： 分代收集算法

年轻代：

• 存活率低：复制算法

老年代：

• 区域大、存活率高：标记清除+标记压缩 混合实现

调优

JMM：Java Memory Model

java内存模型 ，是抽象的概念

作用：缓存一致性协议，用于定义数据读写的规则（遵守，找到这个规则）

JMM定义了线程工作内存和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储再主内存中，每个线程都有一个私有的本地内存

线程操作

并发

关键词synchronized与volatile

volatile原理

1. 规定线程每次修改变量副本后立刻同步到主内存中，用于保证其它线程可以看到自己对变量的修改
2. 规定线程每次使用变量前，先从主内存中刷新最新的值到工作内存，用于保证能看见其它线程对变量修改的最新值
3. 为了实现可见性内存语义，编译器在生成字节码时，会在指令序列中插入内存屏障来防止指令重排序。

JMM对内存交互八种方式制定了如下规则：

Java内存模型规定了所有的变量都存储在主存中，每个线程都有自己的工作内存，工作内存中保存了该线程要用到的主存中变量的副本，线程对变量的操作都是在工作内存中完成，不能直接操作主存，线程之间也无法直接访问其他线程的工作内存，线程间变量值的传递需要通过主存来完成，这就涉及到了主存与工作内存间的交互操作。

• Java内存模型中定义了8种操作来完成，虚拟机保证了每种操作都是原子的。
  • lock（锁定）：作用于主存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态。
  • unlock（解锁）：作用于主存变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。
  • read（读取）：作用于主存变量，把一个变量的值从主存传输到工作内存。
  • load（载入）：作用于工作内存变量，把 read 来的值放入工作内存的变量副本中。
  • use（使用）：作用于工作内存变量，把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作。
  • store（存储）：作用于工作内存变量，把工作内存中一个变量的值传送到主存。
  • write（写入）：作用于主存变量，把 store 操作从工作内存中得到的变量的值放入主存的变量中。

如果要把变量从工作内存同步会主存：顺序执行 store 和 write 操作。
来完成，这就涉及到了主存与工作内存间的交互操作。

• Java内存模型中定义了8种操作来完成，虚拟机保证了每种操作都是原子的。
  • lock（锁定）：作用于主存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态。
  • unlock（解锁）：作用于主存变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。
  • read（读取）：作用于主存变量，把一个变量的值从主存传输到工作内存。
  • load（载入）：作用于工作内存变量，把 read 来的值放入工作内存的变量副本中。
  • use（使用）：作用于工作内存变量，把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作。
  • store（存储）：作用于工作内存变量，把工作内存中一个变量的值传送到主存。
  • write（写入）：作用于主存变量，把 store 操作从工作内存中得到的变量的值放入主存的变量中。

如果要把变量从工作内存同步会主存：顺序执行 store 和 write 操作。
如果要把一个变量从主存复制到工作内存：顺序执行 read 和 load 操作。