学会JVM，从这篇开始

news2024/11/23 18:53:14

一、了解 JVM

二、JVM内存划分

三、类加载

1. 类加载是干啥的?

什么是类对象 ?

2. 类加载的大致过程

3. 什么是双亲委派模型(重点) ?

四、GC

1. GC回收的是哪里的内存

2. 回收如何判断某个对象是否是垃圾?

① 引用计数(Python PHP采用)

② 可达性分析(JVM采用)

3. 如何回收

① 标记清除

② 复制算法

③ 标记整理

④ 分代回收：综合了上述方法，根据对象不同的特点，用不同的方法

垃圾回收器

一、了解 JVM

JVM ( Java Virtual Machine )，又称之为 Java虚拟机。JVM 的运行与操作系统无关，能够实现跨平台，只要是安装了JVM的机器，都能运行Java程序，Java语言最重要的特点 "跨平台运行"，也正是这个原因。

想要详细了解 Java 推荐大家一本书 << 深入理解Java虚拟机>> (周志明)

而不作为这个垂直领域(开发编译器等..)的程序员，我们工作中所要知道的并不多，只需熟记下面的内容。

二、JVM内存划分

Java 程序，就是一个名为 Java的进程，这个进程就是“JVM”，JVM会先从操作系统里申请一大块空间，在这个基础上再划分成几个小的区域。(可以理解成你买个房子，你会规划一下厨房\客厅\卧室...)。而学习JVM内存划分，就是学习这几个区域。

堆：存放 new 的对象。
方法区：存放类对象(加载好的类)。
栈：分为“本地方法栈”和“虚拟机栈”。本地方法栈：存放本地方法之间的调用关系(本地方法指的是JVM内部使用C++写的代码)。虚拟机栈：用来保存调用关系的内存空间。
程序计数器：放的是下一个要执行的指令的地址。

牢记：局部变量存放在栈上。成员变量存放在堆上。静态变量是在类对象里，也就是在方法区中。

三、类加载

1. 类加载是干啥的?

Java 程序在运行之前，是先要进行编译，将 .java文件变成 .class文件(二进制字节码文件)

在运行的时候，JVM进程就会读取对应的 .class 文件，并解析内容，在内存中构造出类对象进行初始化......简单点说就是将类从文件加载到内存之中

什么是类对象 ?

这个图就是 Java的官方文档截取的，左边是类型右边是相关属性，日常开发中，我们会遇到版本不兼容的问题，就是因为类对象的格式不同，JDK8 和 JDK19还是有很多区别的。

2. 类加载的大致过程

1. 加载

2. 连接 ---->①验证②准备③解析

3. 初始化

要熟悉了解这个图！！

3. 什么是双亲委派模型(重点) ?

JVM 加载器是由类加载器(class loader) 这样的模块来负责的，而JVM本身自带了多个类加载器 (我们程序员也可以自己实现)。

Bootstrap ClassLoader 负责加载标准库中的类
Extension ClassLoader 负责加载JVM扩展的库的类
Application ClassLoader 负责加载咱们自己的项目里的自定义类

而上述类加载器相互配合的工作过程，就是双亲委派模型

三个类加载器存在父子关系：

加载的时候，从Application ClassLoader 开始，加载器不会立即扫描自己负责的路径，而是把任务委派给父类加载器先进行处理，整个过程就是按照下图的过程，如果最后没有找到，就会报错 “类加载失败”。

四、GC

GC(Garbage Collection)：垃圾回收机制
当我们呢申请内存，但不进行释放的时候，就会产生内存泄漏，而手动释放又太麻烦，就产生了GC垃圾回收机制，也就是JVM自动释放垃圾的方式。Python PHP JS Go Java ....。
C++并没有GC，原因是 GC有一个 STW问题，也就是在特定的时候，会产生卡顿，而C++追求的是机制的快。C++使用的是“智能指针”。

1. GC回收的是哪里的内存

堆：GC主要回收的地方
方法区：类对象，加载之后一般不会卸载
栈：成员变量，释放的时间确定，不必回收
程序计数器：固定内存空间，不必回收

而主要回收的堆又分为几块，如下图：

2. 回收如何判断某个对象是否是垃圾?

通过判断是否存在引用指向，确定这个对象是否使用，如果不存在引用对象则就可以释放。释放的方式有两种典型的方法，分别是引用计数和可达性分析

① 引用计数(Python PHP采用)

给每个对象都加上一个计数器，这个计数器就表示当前的对象有几个引用。当计数器的值为 0 的时候，表示这个对象已经没有引用指向，也表示无法被使用了，这时候就被认为是垃圾。

优点：① 空间利用率低(当是int类型的对象的时候，还有加一个计数器)

② 可能出现循环引用的问题，例如下面代码

public class Test {
    Test test;
    public static void main(String[] args) {
        Test a = new Test(); //a对应的对象 +1=1
        Test b = new Test(); //b对应的对象 +1=1
        a.test = b; //b对应的对象 +1=2
        b.test = a; //a对应的对象 +1=2
        a = null; //a对应的对象 -1=1
        b = null; //b对应的对象 -1=1
        // 我们会发现 这时候 a对应的对象 和 b对应的对象 计数器内的值都为1
        // 但是实际上 并没有引用指向它们，这就是循环引用的问题，计数器无法归零
    }
}