深入理解JVM:介绍JVM的工作原理,包括类加载机制,内存模型,垃圾回收机制等

类加载机制:

JVM的类加载机制主要包括加载、连接(验证、准备和解析)、初始化、使用和卸载五个阶段。第一个阶段是加载需求的.class文件到内存中。第二个阶段是完成对字节码的验证,为类变量分配内存并初始化为对应类型默认值。第三个阶段涉及到把类中的符号引用替换为直接引用。

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ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
Class<?> aClass = classLoader.loadClass("com.example.MyClass");

Java 提供了三种内置的类加载器,分别为 Bootstrap(启动)类加载器,Extension(扩展)类加载器和 System(系统)类加载器。

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public class Test {
   public static void main(String[] args) {
      // 输出 String 类的类加载器,因为 String 类是由根类加载器加载的,所以输出 null
      System.out.println(String.class.getClassLoader());
      // 输出系统类加载器
      System.out.println(Test.class.getClassLoader());
   }
}

内存模型:

JVM内存模型描述的是在特定的操作协议下,共享主内存和线程之间交互的过程。主要包括堆、栈、本地方法栈、PC寄存器、常量池和静态区这几部分。

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public void memoryExample() {
    int x = 10;  // 存储在栈内存中
    MyClass myClass = new MyClass(); // 存储在堆内存中,并且一个引用在栈中被创建。
}

在 JVM 的内存模型中,方法区是 JVM 的一种特殊堆,用于存储类信息,常量,静态变量等数据,下面的代码展示了如何操作静态变量。

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public class Test {
   static int i = 0;

   public static void main(String[] args) {
      Test.i++;   // 操作静态变量
      System.out.println(Test.i);
   }
}

垃圾回收机制:

垃圾回收是JVM的重要功能之一,主要任务是自动回收被废弃的内存空间。JVM的垃圾回收机制主要包括标记-清除、复制、标记-整理和分代收集等算法。

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System.gc(); // 提示JVM进行垃圾回收
Runtime.getRuntime().gc(); // 提示JVM进行垃圾回收

在 Java 中,编程者无需手动释放分配的内存资源,以下的代码将产生大量的垃圾,触发垃圾回收。

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public class Test {
   public static void main(String[] args) {
      for(int i=0; i< 1000000; i++){
         Book b = new Book();  // 在每次循环中创建新的对象
      }
   }
}

class Book {
   private String title;
   private String author;
   // 省略其他代码...
}
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