JVM(一)

宋红康GC134-195

基础信息:魔数，字节码文件对应的java版本号，访问表示public final以及父类和接口

常量池:保存了字符串常量，类或者是接口名，字段名，主要在接口中使用

字段:当前类或者是接口声明的字段信息

方法:当前类或者接口声明的方法信息，字节码指令

属性:指的是类的属性，源码的文件名以及类的列表

一)JVM是如何运行的？

1)在程序运行前先将JAVA代码转化成字节码文件也就是class文件，JVM需要通过类加载器将字节码以一定的方式加载到JVM的内存运行时数据区 ，将类的信息打包分块填充在运行时数据区；

2)但是字节码文件是JVM的一套指令运行规范，并不能直接交给底层的操作系统来执行，因此需要特殊的命令解析器，也就是JVM的执行引擎会将字节码翻译成底层的操作系统指令也就是0 1的二进制操作系统指令数据交给CPU执行，因为操作系统只认机器码，不认识字节码

3)执行引擎在进行执行的过程中也会调用其它语言的接口，比如说调用本地库接口调用本地方法来实现整个程序的运行；

4)JVM=类加载器+运行时数据区+执行引擎+本地库接口

类加载器:加载class字节玛的内容到内存中

运行时数据区:负责管理JVM使用到的内存，比如说创建对象和销毁对象

执行引擎:将字节码文件中的内容解析成机器码，同时使用即时编译优化性能

本地方法接口:调用本地已经编译的方法，比如说虚拟机中已经提供好的C/C++的方法

二)JVM的内存布局+JVM的运行时数据区+Java的内存布局

<<java虚拟机规范>>白皮书是给JVM开发厂商去看的，指导开发厂商实现JVM，默认的JVM是hotSpot

1)程序计数器 :当前线程执行的字节码指令的地址，CPU的个数有限，但是任务很多，CPU会频繁进行线程切换，某一块程序会一直经历执行，暂停，再继续执行，就需要有个东西来记录当前线程执行到哪一步，用于存储当前线程执行的执行的字节码的指令的地址，在多线程环境下，程序计数器用于实现线程切换，保证线程恢复执行的时候能够继续从正确的位置开始执行代码

**2)JAVA虚拟机栈:用于存储JAVA方法调用和局部变量(方法内部调用的变量)，**局部变量的生命周期是和方法的生命周期是一模一样的，当方法执行完成，方法调用出栈，局部变量也会销毁，为什么JAVA虚拟机栈也是线程私有的呢?因为线程执行方法的局部变量只会有线程本身使用，当前线程执行方法的局部变量，其他线程是不会使用到这个变量，使用到这个方法

**3)本地方法栈:**字符串常量池的底层实现是依靠C++的map来实现的，C++的hashmap也是需要存放局部变量的，存放C++本地方法的方法调用和局部变量

4)堆:对象和数组

5)方法区:类的结构字段方法，静态变量常量，常量池，类里面有几个方法记录的是类原信息
JMM:一种内存模型，为了提升CPU的读写效率， 充分利用CPU资源

三)堆和栈有什么区别？

1)存放的数据内容不同

2)大小不同

3)访问数据性能不同:因为堆很大，进行查询对象的时候需要进行寻址和内存管理 ，但是栈存放基本数据类型，内存固定，不需要有动态数据的变化，不需要进行访问，再多大部分情况下，从栈上面寻找数据是很快的，不需要寻址和内存管理；

4)功能侧重点不同 :堆是JAVA虚拟机的主要存储单位，JAVA中的对象和数组都是保存在这个区域的，而栈式JAVA虚拟机基本的运行单位，也就是说，堆主要解决的是数据的存储，数据怎么放，放在哪里的问题，但是栈主要解决的是JVM程序运行的调用关系；

四)方法区和永久代有什么区别？

方法区是JAVA虚拟机规范时候给的一个概念，包括JAVA虚拟机的运行时数据区

但是Hotspot针对于方法区的实现给出了不同的名称

JDK1.7永久代=方法区实现，但是JDK1.8元空间=方法区实现

方法区是定义的名称，但是永久代和元空间都是方法区的实现而已

五)JDK1.8方法区有什么优化？

1)将元空间改成了直接内存

2)将字符串常量池移动到了堆上

在JAVA开发中最常用的两个类型就是对象和String类型，字符串常量池比较大，最大的地方就要放在运行数据区的堆空间上

六)字符串常量池是怎么实现的？

谈谈对Java中符号引用和引用的理解 - 知乎 (zhihu.com)

直接引用:根据内存地址可以直接拿到对象的引用，直接可以定位到字面量的引用地址

符号引用:直接进行编译，还没有进行类加载，就是一个占位符，标记着内存的一个位置

字面量:实际的字符串，判断字符串常量池是否存在该字符串的依据，如果key存在，那么直接就把value值赋值给实际的引用，如果没有就现存

从HotSpot虚拟机来说，字符串常量池是依靠C++的HashMap来实现的，key是字符串常量的字面量，value是字符串对象的引用

编译期常量池:在编译期间可以确定的常量

运行期常量池:在运行期间可以确定的常量，String的intern()方法，将动态生成的东西就是放在运行期常量池的
1)严重性:内存溢出>内存泄漏: 比如说ThreadLocal没有调用remove

2)内存泄漏最终会导致内存溢出，而内存溢出可能是内存泄漏导致的，比如说网络IO未释放资源
类加载的过程？==类的声明周期

从下向上甩锅，从上向下查询

Serial和Serial old单线程垃圾回收器

ParNew针对于单线程的升级版本是多线程的垃圾回收器:

Parallel Scavenge/Parallel Old:吞吐量优先的垃圾回收期，以回收内存为主，速度比较低，这个垃圾回收器只是保证了吞吐量，但是实际程序是让用户有最少的等待时间

CMS:垃圾回收器 ，可以保证最小的等待时间，就是快，不影响用户久等，不需要将垃圾全部清除掉，多进行几次GC不就行了嘛，需要手动指定

为什么CMS和ParNEW不能一起用，设计理念不同

G1:可控垃圾回收时间的垃圾回收器(JDK 9以后HotSpot默认的垃圾的回收器)

分成多个区，为什么分区算法是可控的？因为分区算法里面有很多区，再进行垃圾回收的时候，假设一共有4个区，他不会保证在这一次GC将A B C D四个区域的垃圾全部回收，而是保证的是可控时间，但是会保证时间到了就罢工，如果时间允许的话，G1垃圾回收器会多回收几个区域，如果时间不允许，我少干一点活，到点就下班；

分代算法为什么时间不可控？

ZGC:停顿时间极短，不超过10ms情况下尽量提高垃圾回收吞吐量的垃圾回收器