jvm相关

灰太狼 2022-01-30 07:41 273阅读 0赞

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## `jvm运行时数据区：` ##

\*\*

(1) Native Method Stack本地方法栈  
它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载native libraies。  
(2) PC Register程序计数器  
每个线程都有一个程序计算器，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（下一个将要执行的指令代码），由执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不记。  
(3) Method Area方法区  
方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也在此定义。简单说，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

① 栈是什么
         栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就Over，生命周期和线程一致，是线程私有的。
          基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配。
     ② 栈存储什么？
     栈帧中主要保存3类数据：
          本地变量（Local Variables）：输入参数和输出参数以及方法内的变量；
          栈操作（Operand Stack）：记录出栈、入栈的操作；
          栈帧数据（Frame Data）：包括类文件、方法等等。
     ③ 栈运行原理
     栈中的数据都是以栈帧（Stack Frame）的格式存在，栈帧是一个内存区块，是一个数据集，是一个有关方法和运行期数据的数据集，当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧F1，并被压入到栈中，A方法又调用了B方法，于是产生栈帧F2也被压入栈，B方法又调用了C方法，于是产生栈帧F3也被压入栈…… 依次执行完毕后，先弹出后进......F3栈帧，再弹出F2栈帧，再弹出F1栈帧。
     遵循“先进后出”/“后进先出”原则。

(5) Heap 堆  
堆这块区域是JVM中最大的，应用的对象和数据都是存在这个区域，这块区域也是线程共享的，也是 gc 主要的回收区，一个 JVM 实例只存在一个堆类存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，以方便执行器执行，堆内存分为三部分：

① 新生区
       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进行垃圾回收（Minor GC）,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去也满了呢？再移动到养老区。若养老区也满了，那么这个时候将产生Major GC（FullGCC），进行养老区的内存清理。若养老区执行Full GC 之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”。
     如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：
    a.Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。
     b.代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）。
     ② 养老区
         养老区用于保存从新生区筛选出来的 JAVA 对象，一般池对象都在这个区域活跃。
     ③ 永久区
         永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface 的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。
     如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。原因有二：
     a. 程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。
     b. 大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。
     说明：
     Jdk1.6及之前：常量池分配在永久代 。
     Jdk1.7：有，但已经逐步“去永久代” 。
     Jdk1.8及之后：无(java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space,这种错误将不会出现在JDK1.8中)。
    
     说明：方法区和堆内存的异议：
     实际而言，方法区和堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的：类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等，虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却还有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的就是要和堆分开。
     对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为“永久代（Parmanent Gen）”,但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代来实现方法区而已，永久代是方法区的一个实现，jdk1.7的版本中，已经将原本放在永久代的字符串常量池移走。
     常量池（Constant Pool）是方法区的一部分，Class文件除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
    
    
    *

## `栈是运行时的单位，而堆是存储时的单位。` ##

堆中存的是对象。栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用。一个对象的大小是不可估计的，或者说是可以动态变化的，但是在栈中，一个对象只对应了一个4btye的引用（堆栈分离的好处）。

**为什么要把堆和栈区分出来呢？栈中不是也可以存储数据吗？**

第一，从软件设计的角度看，栈代表了处理逻辑，而堆代表了数据。这样分开，使得处理逻辑更为清晰。分而治之的思想。这种隔离、模块化的思想在软件设计的方方面面都有体现。  
第二，堆与栈的分离，使得堆中的内容可以被多个栈共享（也可以理解为多个线程访问同一个对象）。这种共享的收益是很多的。一方面这种共享提供了一种有效的数据交互方式(如：共享内存)，另一方面，堆中的共享常量和缓存可以被所有栈访问，节省了空间。  
第三，栈因为运行时的需要，比如保存系统运行的上下文，需要进行地址段的划分。由于栈只能向上增长，因此就会限制住栈存储内容的能力。而堆不同，堆中的对象是可以根据需要动态增长的，因此栈和堆的拆分，使得动态增长成为可能，相应栈中只需记录堆中的一个地址即可。  
第四，面向对象就是堆和栈的完美结合。其实，面向对象方式的程序与以前结构化的程序在执行上没有任何区别。但是，面向对象的引入，使得对待问题的思考方式发生了改变，而更接近于自然方式的思考。当我们把对象拆开，你会发现，对象的属性其实就是数据，存放在堆中；而对象的行为（方法），就是运行逻辑，放在栈中。我们在编写对象的时候，其实即编写了数据结构，也编写的处理数据的逻辑。不得不承认，面向对象的设计，确实很美。---------------  
**GC**  
基本数据类型、局部变量都是存放在栈内存中的，用完就消失。  
new创建的实例化对象及数组，是存放在堆内存中的，用完之后靠垃圾回收机制不定期自动消除。  
eg：看这里  
[https://www.cnblogs.com/ibelieve618/p/6380328.html][https_www.cnblogs.com_ibelieve618_p_6380328.html]

类加载器：  
[http://blog.itpub.net/31561269/viewspace-2222522/][http_blog.itpub.net_31561269_viewspace-2222522]

## Java面试题：描述一下JVM加载class文件的原理机制？ ##

装载:查找和导入class文件;  
连接:  
① 检查:检查载入的class文件数据的正确性;  
② 准备:为类的静态变量分配存储空间;  
③ 解析:将符号引用转换成直接引用(这一步是可选的)  
初始化:初始化静态变量，静态代码块。  
这样的过程在程序调用类的静态成员的时候开始执行，所以静态方法main()才会成为一般程序的入口方法。类的构造器也会引发该动作。

## `Java类加载机制之双亲委派模型`[https://juejin.im/post/5c9c8048f265da6113604f06][https_juejin.im_post_5c9c8048f265da6113604f06] ##

String.class.getClassLoader().loadClass() 与Class.forName()的区别  
[https://blog.csdn.net/gyshun/article/details/80899148][https_blog.csdn.net_gyshun_article_details_80899148]

GC原理：  
[https://blog.csdn.net/qq\_36314960/article/details/79923581Java][https_blog.csdn.net_qq_36314960_article_details_79923581Java]  
虚拟机在进行垃圾回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象进行一次性地复制到另一块Survivor空间上，直到其两个区域中对象被回收完成，当Survivor空间不够用时，需要依赖其他老年代的内存进行分配担保。当另外一块Survivor中没有足够的空间存放上一次新生代收集下来的存活对象时，这些对象将直接通过分配担保机制进入老生代，在老生代中不仅存放着这一种类型的对象，还存放着大对象（需要很多连续的内存的对象），当Java程序运行时，如果遇到大对象将会被直接存放到老生代中，长期存活的对象也会直接进入老年代。如果老生代的空间也被占满，当来自新生代的对象再次请求进入老生代时就会报OutOfMemory异常。新生代中的垃圾回收频率高，且回收的速度也较快。  
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进行垃圾回收（Minor GC）,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去也满了呢？再移动到养老区。若养老区也满了，那么这个时候将产生Major GC（FullGCC），进行养老区的内存清理。若养老区执行Full GC 之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异

## 空间分配担保机制： ##

[https://www.jianshu.com/p/62c37dc7d638][https_www.jianshu.com_p_62c37dc7d638]  
在发生Minor GC之前，虚拟机会检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象的总空间，

1.如果大于，则此次Minor GC是安全的
    
    2.如果小于，则虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置值是否允许担保失败。
    如果HandlePromotionFailure=true，那么会继续检查老年代最大可用连续空间是否大于历次晋升到老年代的对象的平均大小，如果大于，则尝试进行一次Minor GC，但这次Minor GC依然是有风险的；如果小于或者HandlePromotionFailure=false，则改为进行一次Full GC。
    
    上面提到了Minor GC依然会有风险，是因为新生代采用复制收集算法，假如大量对象在Minor GC后仍然存活（最极端情况为内存回收后新生代中所有对象均存活），而Survivor空间是比较小的，这时就需要老年代进行分配担保，把Survivor无法容纳的对象放到老年代。老年代要进行空间分配担保，前提是老年代得有足够空间来容纳这些对象，但一共有多少对象在内存回收后存活下来是不可预知的，因此只好取之前每次垃圾回收后晋升到老年代的对象大小的平均值作为参考。使用这个平均值与老年代剩余空间进行比较，来决定是否进行Full GC来让老年代腾出更多空间。
    
    取平均值仍然是一种概率性的事件，如果某次Minor GC后存活对象陡增，远高于平均值的话，必然导致担保失败，如果出现了分配担保失败，就只能在失败后重新发起一次Full GC。虽然存在发生这种情况的概率，但大部分时候都是能够成功分配担保的，这样就避免了过于频繁执行Full GC

。  
就GC回收机制而言，JVM内存模型中的方法区更被人们倾向的称为永久代（Perm Generation），保存在永久代中的对象一般不会被回收。其永久代进行垃圾回收的频率就较低，速度也较慢。永久代的垃圾收集主要回收废弃常量和无用类。以String常量abc为例，当我们声明了此常量，那么它就会被放到运行时常量池中，如果在常量池中没有任何对象对abc进行引用，那么abc这个常量就算是废弃常量而被回收；判断一个类是否“无用”，则需同时满足三个条件：

（1）、该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例；
    
          （2）、加载该类的ClassLoader已经被回收
    
          （3）、该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

## 虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收，这里说的是可以回收而不是必然回收。 ##

原文：[https://blog.csdn.net/qq\_36314960/article/details/79923581][https_blog.csdn.net_qq_36314960_article_details_79923581]  
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可达性分析算法：  
[https://blog.csdn.net/luzhensmart/article/details/81431212][https_blog.csdn.net_luzhensmart_article_details_81431212]  
GC回收算法：  
GC垃圾回收器：  
[https://crowhawk.github.io/2017/08/15/jvm\_3/][https_crowhawk.github.io_2017_08_15_jvm_3]

GC何时对什么做了什么总结：  
[https://www.cnblogs.com/clarke157/p/7903660.html][https_www.cnblogs.com_clarke157_p_7903660.html]

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[https_blog.csdn.net_luzhensmart_article_details_81431212]: https://blog.csdn.net/luzhensmart/article/details/81431212
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