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JVM基本概述

2022年08月06日 16:36:28Java技术2

1、JVM体系结构预览

JVM基本概述 _ JavaClub全栈架构师技术笔记

注意:在运行时数据区中,亮色的表示一个进程的资源,存在垃圾回收。灰色的表示是每个线程私有的,另外内存占的非常少,几乎基本不存在垃圾回收机制。

2、类装载器ClassLoader

JVM基本概述 _ JavaClub全栈架构师技术笔记

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注意:Class可以当成类的模版对象,相同的类在jvm中只有一个。sun.misc.Launcher 它是一个java虚拟机的入口应用。

当我们需要实例化任何一个类时,JVM会首先尝试看看在内存中是否有这个类,如果有,那么会直接创建类实例;如果没有,那么就会根据类名去加载这个类,当加载一个类,或者当加载器(class loader)的defineClass()被JVM调用,便会为这个类产生一个Class对象(一个Class类的实例),用来表达这个类,该类的所有实例都共同拥有着这个Class对象,而且是唯一的。

1)双亲委派机制

当一个类收到了类加载请求,他首先不会尝试自己去加载这个类,而是把这个请求委派给父类去完成,每一个层次类加载器都是如此,因此所有的加载请求都应该传送到启动类加载其中,只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候(在它的加载路径下没有找到所需加载的Class),子类加载器才会尝试自己去加载。

采用双亲委派的一个好处是防止污染源代码。

3、本地方法接口

本地接口的作用是融合不同的编程语言为 Java 所用,它的初衷是融合 C/C++程序.于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码,它的具体做法是 Native Method Stack(上图中的本地方法栈)中登记 native方法,在Execution Engine 执行时加载native libraies。

4、PC寄存器(程序计数器)

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(用来存储指向下一条指令的地址,也即将要执行的指令代码),由执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不记。

字节码解释器通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。 如果执行的是一个Native方法,那这个计数器是空的。

用以完成分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能。不会发生内存溢出(OutOfMemory=OOM)错误。

5、方法区

供各线程共享的运行时内存区域。它存储了每一个类的结构信息(Class,这里包含具体的方法体),例如运行时常量池(Runtime Constant Pool、常量、静态变量、即时编译器编译器编译后的代码缓存。

注意:实例变量存在堆内存中,和方法区无关。方法区的具体实现在jdk8中叫做元空间,使用的是本地内存,不是虚拟机内存。

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注意:

       对于Java8, HotSpots取消了永久代,那么是不是也就没有方法区了呢?当然不是,方法区是一个规范,规范没变,它就一直在。那么取代永久代的就是元空间。

       类的元数据, 字符串池, 类的静态变量将会从永久代移除, 放入Java heap或者native memory. 其中建议JVM的实现中将类的元数据放入 native memory, 将字符串池和类的静态变量放入Java堆中. 这样可以加载多少类的元数据就不在由MaxPermSize控制, 而由系统的实际可用空间来控制。

元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存;而永久代的空间是和堆空间是连续的。因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制,但可以通过以下参数来指定元空间的大小:

6、Java 栈

栈管运行,堆管存储。

栈也叫栈内存,主管Java程序的运行,是在线程创建时创建,它的生命期是跟随线程的生命期,线程结束栈内存也就释放,对于栈来说不存在垃圾回收问题,只要线程一结束该栈就Over,生命周期和线程一致,是线程私有的。8种基本类型的变量+对象的引用变量+实例方法都是在函数的栈内存中分配。

方法=栈帧

栈帧是一个内存区块,是一个数据集,是一个有关方法(Method)和运行期数据的数据集,当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧 F1,并被压入到栈中,以此类推...(pc寄存器在此间使用)

遵循“先进后出”/“后进先出”原则。

每个方法执行的同时都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息,每一个方法从调用直至执行完毕的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。栈的大小和具体JVM的实现有关,通常在256K~756K之间,与等于1Mb左右。

7、堆

堆内存的大小是可以调节的,用来存储类、方法、常变量,堆内存分为三部分:

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  物理上堆只包含新生区和养老区。永久区 (Java 8叫做元空间)。

1)新生区:新创建的对象实例首先会放在 新生代的Eden区(伊甸园)。

新生代的运行(MinorGC的过程(复制->清空->互换)):

新创建的对象会放在Eden区(伊甸园),当Eden空间满了的时候会进行GC操作。称之为Minor GC

1:eden、SurvivorFrom 复制到 SurvivorTo,年龄+1

首先,当Eden区满的时候会触发第一次GC,把还活着的对象拷贝到SurvivorFrom区,当Eden区再次触发GC的时候会扫描Eden区和From区域,对这两个区域进行垃圾回收,经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域(如果有对象的年龄已经达到了老年的标准,则赋值到老年代区),同时把这些对象的年龄+1

2:清空 eden、SurvivorFrom

然后,清空Eden和SurvivorFrom中的对象,也即复制之后有交换,谁空谁是to

3:SurvivorTo和 SurvivorFrom 互换

最后,SurvivorTo和SurvivorFrom互换,原SurvivorTo成为下一次GC时的SurvivorFrom区。部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代

注意:jvm给每个对象都分配了一个年龄,每一次移区年龄加一。

2)老年代

对象年龄大于15就会进入老年代,还有当Eden/Survivor空间不足内存分配担保机制也会进入老年代,Old 老年代空间不足会引发 Full GC。

Full GC 是整堆进行清理,开销比较大,响应时间较长。Minor GC 是对新生代空间进行清理。我们在JVM调优时要考虑 Full GC 执行的次数。

注意:实际而言,方法区(Method Area)和堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储虚拟机加载的:类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等,虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分,但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆),目的就是要和堆分开。

对于HotSpot虚拟机,很多开发者习惯将方法区称之为“永久代(Parmanent Gen)” ,但严格本质上说两者不同,或者说使用永久代来实现方法区而已,永久代是方法区(相当于是一个接口interface)的一个实现。

 

 

作者:JustSleep
来源链接:https://blog.csdn.net/qq_30122883/article/details/105813677

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