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1.前言

JVM 是 Java Virtual Machine 的簡稱，意為 Java虛擬機。虛擬機是指通過軟件模擬的具有完整硬件功能的、運行在一個完全隔離的環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng),JVM本省是一個比較復(fù)雜的東西，我主要從三個方面進行講述：內(nèi)存區(qū)域劃分，類加載機制垃圾回收算法。

2.JVM內(nèi)存區(qū)域劃分

JVM其實就是一個進程，進程在運行過程中，要從操作系統(tǒng)申請資源空間，JVM申請的空間會劃分為幾個不同的區(qū)域，每個區(qū)域作用各不相同。這些資源支持了后續(xù)Java程序的執(zhí)行。

堆區(qū)：整個進程只有一份，代碼中new出來的對象，對象中的非靜態(tài)成員變量，放在堆區(qū)
棧區(qū)：虛擬機棧記錄了JAVA代碼中的調(diào)用關(guān)系，java局部變量。
程序計數(shù)器：專門用來存儲下一條Java指令的地址
元數(shù)據(jù)：整個進程只有一份，一些輔助性質(zhì)的，描述性質(zhì)的屬性，我們所寫的JAVA代碼，各種邏輯運算，會通過javac完成代碼轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼，此時這些字節(jié)碼在程序運行時就會被JVM加載到元數(shù)據(jù)中，此時當(dāng)前程序如何執(zhí)行，做哪些事就按照上述元數(shù)據(jù)區(qū)記錄的字節(jié)執(zhí)行。
下列元素n,m,t各在什么區(qū)？

class Test{
int n;
static int m;
}
main(){
Test t=new Test();
}

t為局部變量在棧區(qū)
new Test在堆區(qū)
n是成員變量也在堆中
m是static修飾，類屬性在元數(shù)據(jù)區(qū)

3.類加載

類加載就是指JAVA程序運行是，把.class文件從硬盤中讀到內(nèi)存，再進行一系列解析。
類加載大致可以分為5步：
1）加載
把硬盤上的.class文件找到，打開文件讀取文件內(nèi)容
2）驗證
確保讀到的文件內(nèi)容是合法的
3）準(zhǔn)備
給類申請內(nèi)存空間，默認(rèn)值為全0
4）解析
主要針對類中的字符串常量進行處理
例如有一串代碼為String s=”hello";s變量存入的是hello的地址，但是再.calss文件中不純在地址的概率，那么為了就可以給s填一個偏移量。

5）初始化
把類對象的各個部分的屬性進行賦值填充

3.1雙親委派模型

在類加載的時候有一個重要模型就是雙親委派模型，描述了如何找到.class文件。在進行加載操作的時候有一個專門的模塊叫做類加載器，默認(rèn)含有三個
BootstrapClassLoader：負(fù)責(zé)查找標(biāo)準(zhǔn)庫的目錄
ExtensionClassLoader：負(fù)責(zé)查找擴展庫的目錄
ApplicationClassLoader：負(fù)責(zé)查找當(dāng)前項目的代碼目錄，第三方庫目錄
上述三個類加載器存在父子關(guān)系，類似于二叉樹，有一個指針指向父類加載器

雙親委派工作流程：
1）從ApplicationClassLoader作為入口，開始工作
2）ApplicationClassLoader不會立即搜索自己負(fù)責(zé)的目錄，會把搜索的任務(wù)交給自己的父親
3）進入ExtensionClassLoader，也不會立即搜索自己負(fù)責(zé)的目錄，也會把搜索的任務(wù)交給自己的父親
4）進入BootstrapClassLoader，不會立即搜索自己負(fù)責(zé)的目錄，也會把搜索的任務(wù)交給自己的父親
5）BootstrapClassLoader發(fā)現(xiàn)自己沒有父親節(jié)點，此時會真正的搜索負(fù)責(zé)的目錄，如果找到了就執(zhí)行后續(xù)操作，沒有找到就返回給孩子
6）ExtensionClassLoader收到父親的任務(wù)以后，會搜索自己負(fù)責(zé)的目錄，如果找到了就執(zhí)行后續(xù)操作，沒有找到就返回給孩子
7）ApplicationClassLoader收到父親的任務(wù)以后，會搜索自己負(fù)責(zé)的目錄，如果找到了就執(zhí)行后續(xù)操作，沒有找到就返回給孩子，但如果沒有孩子就說明類加載失敗，拋出ClassNotFoundException

4.垃圾回收（GC）

垃圾回收是回收的內(nèi)存，其中主要回收的是堆中的內(nèi)存，棧中的內(nèi)存在代碼塊結(jié)束以后會自動銷毀。那么垃圾回收具體是怎么展開的呢？主要分為垃圾識別和垃圾釋放

4.1垃圾識別

判定new出來的對象在后續(xù)是否要使用，如果不再使用舊標(biāo)記為垃圾。
例：

void func(){
Test t=new Test();
t.find();
}

當(dāng)程序執(zhí)行到}時，t就被釋放，此后就不再使用new Test()對象了，就可以標(biāo)記為垃圾，但如果有些大媽比較復(fù)雜，例如

Test t=new Test();
Test m=t;
Test n=m;
Test z=n;

此時就有很多引用指向new Test()對象，就學(xué)要確保沒有任何一個引用指向這個對象才能標(biāo)記為垃圾，那么我們怎么知道什么時候沒有引用指向它呢？

4.1.1引用計數(shù)

當(dāng)我們創(chuàng)建一個對象時，給每個對象分配一個額外的空間記錄當(dāng)前對象有幾個引用。

每增加一個引用，計數(shù)位置+1，每減少一個引用，技術(shù)位置-1，如果為0就標(biāo)記為垃圾
問題一：
這樣會消耗額外的空間，當(dāng)我們的對象非常多，但對象的體積非常小，那么久可能導(dǎo)致計數(shù)所占的空間就占了所有空間的大部分。
問題二：
可能會引起循環(huán)引用，那么就永遠(yuǎn)釋放不了資源

class Test{
Test t;
}
Test a=new Test();
Test b=new Test();
a.t=b;
b.t=a;
a=null;
b=null;

這倆對象不能再使用也釋放不了

4.1.2可達(dá)性分析

在寫代碼的時候會定義很多變量，就可以從這些變量作為起點開始遍歷，所謂的遍歷就是會沿著這些變量的引用類型成員再京一部訪問，所有能被訪問到的自然不是垃圾

4.2垃圾釋放

4.2.1標(biāo)記釋放

最直接的方法就是把標(biāo)記為垃圾的直接釋放掉：但是這樣會生成很多內(nèi)存碎片，后續(xù)如果有類對象再申請空間可能就不夠用

4.2.2復(fù)制算法

把一個空間分成兩半，假設(shè)數(shù)據(jù)存放于左半邊那么把不是垃圾的數(shù)據(jù)全部賦值到右半再講左半數(shù)據(jù)全部釋放掉。
灰色為垃圾標(biāo)記，數(shù)字為數(shù)據(jù)


這樣總的內(nèi)存空間減少，且復(fù)制的開銷也很大。

4.2.3標(biāo)記整理

該方案是把所有的數(shù)據(jù)依次向前搬運，覆蓋掉垃圾區(qū)，再把剩下的垃圾進行釋放。
雖然這樣能解決內(nèi)存碎片的問題，但搬運的內(nèi)存開銷很大

4.2.4分代回收

JVM中有專門的線程負(fù)責(zé)周期性掃描，一個對象如果被掃描了一次，年齡就+1,JVM會根據(jù)對象年齡的差異，把整個堆分成2部分，新生代，老年代。

1）當(dāng)代碼中new出一個新的對象，這個對象就是被創(chuàng)建在伊甸區(qū)，伊甸區(qū)的對象大部分都活不夠第一輪，生命周期非常短
2）第一輪GC掃描完成以后，少數(shù)伊甸區(qū)幸存的對象會通過復(fù)制算法拷貝到生存區(qū)，在后續(xù)GC掃描的時候不僅會掃描伊甸區(qū)還會掃描生存區(qū)的對象，生存區(qū)的大多數(shù)對象也會在掃描中被標(biāo)記為垃圾，少數(shù)存活，就會繼續(xù)通過復(fù)制算法拷貝到另一個生存區(qū)，每次經(jīng)歷一輪GC年齡就+1.
3）如果這個對象在生存區(qū)中經(jīng)歷了若干輪依然在，那么就會把這個對象拷貝到老年區(qū)。
4）老年代的對象也會被GC掃描只是頻次大大減小
5）對象在老年代結(jié)束以后就會釋放內(nèi)存。

5.總結(jié)

本篇文章主要JVM內(nèi)存區(qū)域劃分，類加載，雙親委派模型，垃圾識別，引用計數(shù)，可達(dá)性分析，垃圾釋放，分代回收等等。

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