JVM简介 - 技术栈

JVM(C#)

1.JVM的位置

jvm运行于操作系统(运行于硬件)上

2.JVM的体系结构

3.类加载器

作用：加载Class文件

虚拟机自带的加载器
启动类(根)加载器
扩展类加载器
应用程序加载器

4.双亲委派机制

java 复制代码

package java.lang;
public class string{
//双亲委派机制:安全//1.APP-->EXC---B00T(最终执行)B00TT1
// EXC// APP
	public string tostring(){
		return "Hello";
	}
	public static void main(string[] args){
		String s=new string();
		System.out.println(s.getclass().getclassLoader());
		s.tostring();
	}
}

5.沙箱安全机制

Java安全模型的核心就是Java沙箱（sandbox），什么是沙箱？沙箱是一个限制程序运行的环境。沙箱机制就是将 Java 代码限定在虚拟机(JVM)特定的运行范围中，并且严格限制代码对本地系统资源访问，通过这样的措施来保证对代码的有效隔离，防止对本地系统造成破坏。沙箱主要限制系统资源访问 ，那系统资源包括什么？------CPU、内存、文件系统、网络。不同级别的沙箱对这些资源访问的限制也可以不一样。

6.Native【重】

java 复制代码

package com.jvm;

public class demo {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
        },"name").start();
    }
//    凡是带了native的，说明Java的作用范围达不到，回去调用底层C语言的库
//    会进入本地方法栈
//    调用本地方法本地接口  JNI
    
//    JNI的作用：扩展Java的使用，融合不同编程语言为Java所用，最初C、C++
//    java诞生时，C和C++横行，想立足则需调用C、C++中的程序
    
//    他在内存区域中专门开辟了一块区域：Native Method Stack，登记 native 方法
//    在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法 通过JNI

//    Java 程序驱动打印机，管理系统，掌提即可，在企业级应用中较为少见!
    private native void start0();
}

7.PC寄存器

程序计数器:Program Counter Register

每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码(用来存储指向像一条指令的地址，也即将要执行的指令代码)，在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计

8.方法区【重】

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

**【重】**静态方法、常量、类信息（构造方法、接口定义）、运行时的常量池存在方法区中（static、final、Class、常量池），但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关

java 复制代码

public class Test{
	private int a;
	private string name ="qinjiang";
    
	public static void main(string[] args){
    	Test test1 = new Test();
    	test1.a = 1;
        //name若未赋值，则到常量池取值，若赋值，则在堆中处理
    	test1.name ="qinjiag";
}

9.栈

栈：数据结构
栈：先进后出
队列：先进先出（FIFO:First Input First Output）
栈：栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步；
线程结束，栈内存也就释放，对于栈来说，不纯在垃圾回收
一旦线程结束，栈就Over~
栈：8大基本类型+对象引用+实例的方法
栈+堆+方法区：交互关系
栈溢出：

栈运行原理：栈帧【test()和main()的放大】

10.三种JVM

Sun公司 HotSpot java Hotspot™64-Bit server vM (build 25.181-b13, mixed mode)
BEA JRockit
IBM J9 VM

11.堆

Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。

类加载器读取了类文件后，一般会把什么东西放在堆中？类、方法、常量、变量

引用类型的真实对象；

堆内存中细分三个区域：

新生区（伊甸园区）Yang/New
老生区 Old
永久区 Perm

GC垃圾回收，主要是在伊甸园区和养老区

假设内存满了，OOM，堆内存不够！java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space

在JDK8以后，永久存储区改了个名字(元空间);

12.新生区

类诞生和成长的地方，甚至死亡；
伊甸园区：所有对象都是在伊甸园区 new出来的！
幸存区（0、1）

13.老年区

99%的对象都是临时对象

14.永久区

这个区域常驻内存的，用来存放JDK自身携带的Class对象。Interface云数据，存储的是Java运行时的一些环境或类信息，这个区域不存在垃圾回收！关闭VM虚拟机就会释放这个区域的内存

一个启动类，加载了大量的第三方jar包。tomcat部署了太多应用，大量动态生成的放射类，不断的被加载，直到内存满，就会出现OOM

jdk1.6之前：永久代，常量池是在方法区
jdk1.7：永久代，慢慢退化了，去永久化，常量池在堆中
jdk1.8之后：无永久代，常量池在元空间

元空间：逻辑上存在，物理上不存在

java 复制代码

package com.jvm;

public class demo02 {
    public static void main(String[] args) {
//        虚拟机试图使用最大内存
        long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();
//        JVM初始化总内存
        long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();
        System.out.println(max+"字节"+max/1024/1024+"MB");
        System.out.println(total+"字节"+total/1024/1024+"MB");
//        默认持况下: 分配的总内存 是电脑内存的 1/4，而初始化的内存:1/64
//-Xms8m -Xmx8m -XX:+PrintGCDetails
        //00M:java.lang.OutOfMemoryError:Java heap
        //尝试扩大堆内存看结果
        // 分析内存，看一下那个地方出现了问题(专业工具)
    }
}

15.堆内存调优

使用JProfile工具

bash 复制代码

-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

16.GC垃圾回收

JVM在进行GC时，并非对这三个区域统一回收，大部分时候，回收都是新生代~

新生代
幸存区（from to）
老年区

GC两种类：轻GC（普通的GC），重GC（全局GC）

题目：

JVM的内存模型和分区~详细到每一个区放什么？
堆里面的分区有哪些？
- Eden，from，to，老年区，说说他们的特点
GC的算法有哪些？
- 标记清除法，标记整理(压缩)法，复制算法，引用计数法...特点，原理
轻GC和重GC分别在什么时候发生？
- 轻：伊甸园区
- 重：伊甸园区、幸存区、老年区

17.GC常用算法

引用计数法

复制算法

好处：没有内存碎片

缺点：浪费了内存空间，多一半空间永远是空的幸存区to

复制算法最佳使用场景：对象存活度较低的时候：新生区~

标记清除算法

先标记清除几次

优点：不需要额外的空间！

缺点：两次扫描，严重浪费时间，会产生内存碎片

标记清除压缩算法

再压缩

18.总结

内存效率：复制算法 > 标记清除算法 > 标记压缩算法(时间复杂度)

内存整齐度：复制算法 = 标记压缩算法 > 标记清除算法

内存利用率：标记压缩算法 = 标记清除算法 > 复制算法

难道没有最优算法吗？

没有！没有最好的算法，只有最合适的算法----->GC：分代收集算法

年轻代：

存活率低
复制算法

老年代：

区域大：存活率高
标记清除(内存碎片不是太多) + 标记压缩混合实现

，会产生内存碎片

标记清除压缩算法

再压缩

[外链图片转存中...(img-yjC3xSDT-1710770651457)]

18.总结

内存效率：复制算法 > 标记清除算法 > 标记压缩算法(时间复杂度)

内存整齐度：复制算法 = 标记压缩算法 > 标记清除算法

内存利用率：标记压缩算法 = 标记清除算法 > 复制算法

难道没有最优算法吗？

没有！没有最好的算法，只有最合适的算法----->GC：分代收集算法

年轻代：

存活率低
复制算法

老年代：

区域大：存活率高
标记清除(内存碎片不是太多) + 标记压缩混合实现