JVM知识点整理
JVM学习笔记
双亲委派机制
- 目的
- 安全
- 内容
- 例如自己写了一个java.lang.String类，在里面写main方法时，会提示找不到main方法。原因是因为双亲委派机制会逐步向上找，通过APP(应用程序加载器)->EXTEND(扩展类加载器)->BOOTSTRAP(启动类(根)加载器)逐级向上找其他地方有没有String类
- 步骤
- 类加载器收到类加载的请求
- 将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载器
- 启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前的加载器，如果都找不到，就抛出异常，通知子加载器进行加载。
- 重复步骤3
- 百度解释(1.8以及之前版本)
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如果一个类加载器收到了类加载请求，它首先不会自动去尝试加载这个类，而是把这个类委托给父类加载器去完成，每一层依次这样，因此所有的加载请求都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成该加载请求（找不到所需的类）时，这个时候子加载器才会尝试自己去加载，这个过程就是双亲委派机制！
- 优势
- 避免了类的重复加载
- 保护了程序的安全性，防止核心API被修改
- native关键字
- 告诉JVM调用的方法是在外部定义，理解为Java去调用C/C++语言编写的程序
- 带native关键字的方法会进入本地方法栈，调用本地方法接口(JNI/Java Native Interface)，以此扩展Java的使用，融合不同的编程语言给Java使用
- 如何定义自己的类加载器
- 继承ClassLoader
- 覆盖findClass(String name)方法 或者 loadClass()方法
- findClass(String name)方法 不会打破双亲委派
- loadClass()方法 可以打破双亲委派
- ClassLoader中loadClass(),findClass(),defineClass()的区别
- loadClass()
- 主要进行类加载的方法，默认的双亲委派机制就实现在这个方法中
- findClass()
- 根据名称或位置加载.class字节码。不想打破双亲委派就重写这个
- defineClass()
- 把字节码转化为Class
- loadClass()
1.8以后的jvm内存结构
- 左边是线程私有的区域，右边是线程共享的区域
- 程序执行过程
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10public class Application{
public static void main(String[] args){
load();
System.in.read(); //程序不要退出
}
public static void load(){
Config config = new Config();
config.loadData();
}
}1
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7public class Config{
public static Manager manager = new Manager();
private int a;
public String loadData(){
return "abc";
}
}
- 先会加载Application类到元空间，再把main方法压入栈顶，在压入load()方法，加载Config类及其静态变量Manager到元空间，加载config对象和Manager到堆，压入config变量地址到栈，在压入loadData()方法到栈。
- 逐个弹出栈并执行
- 程序计数器的特点以及作用
- 是一块较小的内存空间，几乎可以忽略
- 是当前线程所执行的字节码的行号指示器
- Java多线程执行时，每条线程都有一个独立的程序计数器，各条线程纸巾之间计数器互不影响
- 该区域是“线程私有”的内存，每个线程独立存储
- 该区域不存在OutOfMemoryError
- 无GC回收
- JVM运行时数据区 虚拟机栈的特点以及作用
- 组成
- 局部变量表
- 数组结构
- 存放基本类型，引用类型在堆中的地址，或者是方法的返回地址等
- 操作数栈
- 栈结构
- 需要计算的时候会在这里进行
- 存放计算过程中的中间结果，同时作为计算过程中的变量临时的存储空间
- 动态链接
- 一个方法里面如果调用了其他方法，动态链接就是存放其他方法的地址
- 返回地址
- 不管方法有没有执行成功都会有一个返回，指明返回到哪里去
- 局部变量表
- 特点
- 线程私有
- 方法执行会创建栈帧，存储局部变量表等信息
- 方法执行入虚拟机栈，方法执行完出
- 栈深度大于虚拟机所允许——StackOverflowError
- 栈需扩展而无法申请空间——OutOfMemoryError(Hotspot虚拟机没有)
- 栈里面运行方法，存放方法的局部变量名，变量名所指向的值(常量值、对象值等)都存到堆上的
- 栈一般不设置大小，因为所占空间其实很小，可以通过-Xss1M/-Xss128k进行设置，不设置默认为1M
- 随线程而生，随线程而灭
- 该区域不会有GC回收
- JVM运行时数据区 本地方法栈的特点以及作用
- 与虚拟机栈基本类似，区别在于本地方法栈为Native方法服务
- HotSpot虚拟机将虚拟机栈和本地方法栈合并。说的时候有这两个概念，但是区域划分实际上是合在一起的
- 有栈深度大于虚拟机所允许——StackOverflowError和OutOfMemoryError(少见)
- 随线程而生，随线程而灭
- CG不会回收该区域
- JVM运行时数据区 **Java堆(Heap)**的特点以及作用
- 线程共享
- 虚拟机启动时创建
- 虚拟机所管理的内存中最大的一块区域
- 存放所有实例对象或数组
- GC垃圾收集器的主要管理区域
- 可分为新生代、老年代
- 新生代更细分为Eden,From Survivor,To Survivor,Eden:From Survivor:To Survivor = 8:1:1
- 可通过-Xmx,-Xms调解堆大小
- 无法再扩展的话会报OutOfMemoryError:Java heap space
- 如果从分配内存的角度看，所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)，以提升对象分配时的效率(并发时避免锁的等待和冲突，先放缓冲区，放满了再放公共区)
- JVM运行时数据区 元空间的特点及作用
- 在JDK1.8开始才出现元空间的概念，之前叫方法区/永久代
- 元空间与Java堆类似，是线程共享的内存区域
- 存储被加载的类信息，常量，静态变量，常量池，即时编译后的代码等数据
- 元空间采用的是本地内存，本地内存有多少剩余空间，他就能扩展到多大空间，也可以设置元空间大小
- 元空间很少有GC垃圾收集，一般该区域回收条件苛刻，能回收的信息比较少，所以GC很少来回收
- 元空间内存不足时将抛出OutOfMemoryError
JVM中对象如何在堆内存分配
- 指针碰撞(Bump The Pointer) - 内存规整的情况下 - 指针指向一个地方代表当前位置往前的内存空间已满，放对象的话要从这个位置开始往后放，同时指针往后移
- 空闲列表(Free List) - 内存不规整的情况下 - 有一块地方记录哪些内存地址是空的，放对象的时候从列表里找一个
- 本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer, TLAB) - 对象创建在虚拟机中频繁发生，即使仅仅修改一个指针指向的位置，在并发情况下也是线程不安全的，可能出现正在给对象分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况
- HotSpot虚拟机中，一个对象的存储结构分为3块区域
- 对象头(Header)
- 第一部分用于存储对象自身运行时的数据
- 第二部分是类型指针，即对象指向它的类的元数据指针，虚拟机通过这个指针确定这个对象是哪个类的实例
- 实例数据(Instance Data)
- 程序代码中所定义的各种成员变量类型的字段内容
- 对齐填充(Padding)
- 不是必然需要，主要是占位，保证对象大小是某个字节的整数倍(HotSpot中任何对象大小是8字节的整数倍)
- 对象头(Header)
- 内存分析工具有MAT工具、阿里巴巴的工具等
JVM如何判断对象可以被回收
- 引用类型
- 大部分对象朝生夕死，少数对象长期存活
- 新生代——占整个堆1/3
- Eden
- 占80%空间
- From Survivor
- 占10%空间
- To Survivor
- 占10%空间
- Eden
- 老年代——占整个堆2/3
- 经过15次回收之后进入老年代
- 回收机制
- Eden里存放新对象，满了之后不能回收的放入From Survivor，Eden清除，然后Eden继续存放新对象，满了之后一起检查Eden和From Survivor，不可回收的放入To Survivor，清除Eden和From Survivor。Eden继续存放新对象，满了之后检查Eden和To Survivor，不可回收的放入From Survivor，清除Eden和To Survivor。以此类推循环，回收15次以上的放入老年代
- 但并不一定必须15次以上才进入老年代，动态年龄判断触发时，Survivor区的对象年龄从小到大进行累加，年龄1+2+3的占比总和大于50%那么比3岁大的都会晋升到老年代。（也就是前面太多的情况下）
老年代空间分配担保机制
综合-什么情况下对象会进入老年代
- 因为新生代和老年代不同的特点，需要采用不同的垃圾回收算法
- 新生代——创建之后很快就会被回收
- 老年代——需要长期存活
- 有了这两个划分之后，垃圾收集器可以每次只回收其中某一个或者某些部分的区域，同时也有了”Minor GC””Major GC””Full GC”这样的回收类型划分
- 如果没有，一次Minor GC直接老年代，再满就触发Full GC，性能损耗大
- 如果有一个，和没有区别不大，Eden满了到S1，Minor GC之后Eden若又满了，还是直接到老年代。但是有两个就不同，S0、S1可以来回倒，复制算法效率提高不少。
JVM中的垃圾回收算法
- 定义
- 栈帧是最小单位，用来表达方法与方法之间的调用关系，是一种高效的内存管理手段
- 组成
- 局部变量表(Local Variables)
- 数组结构
- 存放基本类型，引用类型在堆中的地址，或者是方法的返回地址等
- 操作数栈(Operand Stacks)
- 栈结构
- 存放计算过程中的中间结果，同时作为计算过程中的变量临时的存储空间
- 动态链接(Dynamic Linking)
- 一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用
- 方法出口(分为Normal Method Invocation Completion 和 Abrupt Method Invocation Completion)
- 记录方法结束后，继续运行下一个栈帧对应的哪个方法的哪行代码
- 局部变量表(Local Variables)
- 1+1的执行过程
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12public class JVMTest {
public int add(int a, int b){
return a+b;
}
public static void main(String[] args) {
int a = 1;
int b = 1;
System.out.println(new JVMTest().add(a,b));
}
}- 首先进行构造方法、常量等方法的初始化
- 轮到main，先把a和b赋值
- getstatic 从类中获取静态字段
- new实例化对象
- dup操作数栈管理
- 调用init方法
- 传参a,b然后调用add方法
- 返回
知识整理区块
类加载相关
- 类加载的生命周期
- 字节码->类加载->链接(验证->准备->解析)->初始化->使用->卸载
- 类加载会把类的信息加入到方法区(元空间)
- 加载一个类采用Class.forName()和ClassLoader有什么区别
- Class.forName得到的class是已经初始化完成的
- CLassloader.loaderClass得到的class是还没有初始化的
- 为什么Tomcat要破坏双亲委派模型
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