JVM的基本概念

news2024/12/26 0:24:42

一、JVM的内存划分

二、JVM的类加载过程

三、JVM的垃圾回收机制（GC）

四、分代回收

一、JVM的内存划分

一个运行起来的Java进程，就是一个Java虚拟机，就需要从操作系统中申请一大块内存。申请的内存会划分为不同的区域，每个区域有不同的作用。

1、方法区/元数据区 存储的内容为类对象

2、堆存储的内容为代码中new的对象

3、栈代码执行过程中，方法之间的调用关系

4、程序计数器 存放“地址”，表示下一条指令在内存的哪个地方

其中，栈和程序计数器每个线程都有一个。

一个变量处于哪个区域和变量的形态密切相关

局部变量处于栈上

成员变量处于堆上

静态变量(类属性)处于方法区/元数据区上

局部变量和成员变量的区别

1.在类中的位置不同

成员变量：在类中，方法外

局部变量：在方法定义中或者方法声明上

2.在内存中的位置不同：

成员变量：在堆内存中

局部变量：在栈内存中

3.生命周期不同：

成员变量：随着对象的创建而存在，随着对象的消失而消失

局部变量：随着方法的调用而存在，随着方法的调用完毕而消失

4.初始化值不同

成员变量：有默认的初始化值

局部变量：没有默认的初始化值，必须定义、赋值，然后才能使用。

二、JVM的类加载过程

Java程序想要运行起来，就需要让JVM读取到Java中的文件，并且把里面的内容构造成类对象，保存在内存的方法区中。

基本流程：

1、加载

找到.class文件，打开文件，读取文件内容。往往代码中会给某个类“全限定类名”，方便区分。

例如：java.long.String java.util.ArrayList

JVM就会根据这个类名，在一些指定的目录范围内查找。

2、验证

.class文件是一个二进制的格式（每个字节都是有特定含义的），就需要验证当前读到的这个格式是否符合要求。

3、准备

给类对象分配内存空间，只是分配空间，还没有初始化。

4、解析

针对类对象中的字符串常量进行处理，进行一些初始化操作，这个过程把“符号引用”替换成“直接引用”。

5、初始化

针对类对象进行初始化，把类对象中的各个属性都设置好。

三、JVM的垃圾回收机制（GC）

在Java中，new一个对象，也就是“动态内存申请”，当内存不再使用，JVM会自行判断，如果这个内存后面确实不用了，JVM就会自动的把这个内存给回收。

GC的缺陷：

1、系统开销大，要有特定的线程进行扫描

2、效率问题，扫描线程要有一定的周期，不能及时释放

回收步骤：

1、找到要回收的对象，利用可达性分析。

有一组线程，周期性的扫描代码中的所有对象，从特定的对象出发，尽可能的进行访问的遍历，把所有能够访问的对象，都标记成“可达”，反之，经过扫描后，未被标记的对象，就是需要回收的垃圾。

2、释放垃圾

1、标记清除

直接把垃圾进行释放，可能会产生很多的内存碎片。

2、复制算法

通过复制的方式，把有效的对象，归类在一起，再统一进行释放。

把内存分成两份，如果1、3、5是垃圾，就把2、4复制到另一份，然后把前一份整体释放。

优点：可以有效的解决内存碎片化的问题

缺点：1、内存要浪费一半，利用率不高

2、如果有效对象非常多，拷贝的开销就非常大

3、标记整理

如果1、3、5是垃圾，就将2、4往前搬运，然后整体释放。

既能解决内存碎片化的问题，又能处理算法的利用率，但是搬运的开销很大。

四、分代回收

实际上，JVM采用的思路是基础思路的结合体，分代回收。

在新生代中会包含伊甸区和幸存区

伊甸区：刚new出来的新对象，放到伊甸区。从对象诞生，到第一轮扫描分析，这个时间不长，但是，在这个时间里，大部分对象都会变成无用的对象。

幸存区：

1、伊甸区到幸存区

复制算法，每一轮GC扫描后，都能把有效对象复制到幸存区，伊甸区就可以整体释放了。

2、幸存区到幸存区

GC扫描线程也会扫描幸存区，就会把可达的对象，拷贝到幸存区的另一部分。

会进行多轮扫描，每一轮会拷贝很多对象，也会淘汰一部分对象。

3、幸存区到老年代

当对象经过多轮扫描后，JVM认为这个对象短期无法释放，就会把这个对象拷贝到老年代。

老年代：

进入老年代的对象，虽然也会被GC扫描，但频率会降低很多，可以减少开销。