JVM

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写, 经常聊到 java 都会有几个名词：jdk,jre,jvm。简单说一说他们的区别

jre java运行环境，java程序需要运行，就必须要jre

jdk 程序编译调试的工具包，JDK的工具也是Java程序，也需要JRE才能运行

jvm java 虚拟机，也是jre 下面的一部分，一个虚拟的计算机，有完善的硬件架构。Java跨平台的特性就是通过 jvm 来实现

下面是jvm运行时的结构：

挨个的看下

类装载子系统：c++实现，java 所有代码底层都是通过c或者c++实现

字节码执行引擎: 同上，也是c++实现，我们主要关注部分应该是在运行时数据区

运行时方法区：

堆：一般存放 new 的对象（或者说各个对象的值），在栈或者方法区中存放对象的地址，指向new的对象

如 String str = new String() String str 声明存放栈中，但是没有具体的值，只有一个内存地址，指向堆中的 new String()

堆内存溢出：不停的new对象，把老年代放满

栈：每个线程都有自己的栈内存空间，我们称为栈帧，调用一个方法时，划分一块栈帧

局部变量表：字面意思，比如 a = 1,b=2这样的变量是存放在局部变量表中

操作数栈：

如a = 1执行流程：先将常量 1 放入操作数栈第二部将a放入局部变量表第三步将1取出操作数栈，放入局部变量表

组成 a = 1 各种的操作数

动态链接: 对应方法内存地址，方便调用来查找

方法出口: 方法执行完，要回到的位置

栈内存溢出：不停创建方法

本地方法栈：native 修饰的方法，底层是c或者c++ 就放这些东西

程序计数器: 每个方法独有的，存方法的执行流程，字节码执行引擎在执行的时候会修改计数器（保证顺序执行）

方法区（元空间）：常量+静态变量+类信息用的是直接内存（默认21M,会根据full gc自动调整可大可小，理论无限大，生产

设置一般是256M或者512M）

每个线程都有自己独立的栈空间，本地栈空间寄程序计数器，堆和方法区是共享的

记录两个关于元空间设置的jvm参数：

-XX: MaxMetaspaceSize 元空间最大值，默认-1 理论无限大（受硬件大小影响）

-XX: MetaspaceSize 元空间触发 full gc 初始化值,默认是21M 达到了该值元空间会

触发gc回收，如果回收很多空间（无用的多，都回收了），那么jvm会适当把元空间调小，如果回收很少空间（基本都需要存在

无法回收），jvm会把元空间调大

一般手动设置会把两个设置成一样的值，而且初始化一般给大一些，比如250M或者更大一些

当然这个要根据实际情况决定（程序，硬件等等问题），后续我们再说

创建对象流程

当我们 new 一个对象的时候，会经历一下流程：

类加载检查》分配内存》初始化》设置对象头》执行init方法

类加载检查 检查类是否被加载过，否执行相应的类加载过程,并保存是直接往下

分配内存

类加载通过后，需要给新生对象划分一块内存（类加载完成会确定大小），内存划分有

两种方式：

1. 指针碰撞（默认）

如果java堆内存是规整的，没有使用的在一边，使用了的内存在另一边。然后中间就会有个指针隔开两块内存（分界）

那么要划分内存，只需要将指针从使用了的方向，向没有使用的内存方向位移该对象的大小就可以了

2. 空闲列表

如果java堆内存不规则，使用了的和未使用的相互交错，那么指针碰撞明显不合适那么虚拟机就需要维护一个记录表

记录那些使用过，在未使用的内存找一块大小合适的位置存放new的对象，并更新表记录为使用

分配内存还有可能会出现问题，比如在高并发情况下，可能出现正在给对象A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。

解决：

1. CAS (compare and swap)

比较与交换，加上失败重试（乐观锁机制）的方式来保证分配内存

2. 本地线程分配缓冲

预先在内存中划分一块内存（TLAB），不与其他线程发生冲突，各创建各自的（1.8 默认方式）

-XX: TLABSize 设置大小

流程大概是：

线程开始创建TLAB > 分配内存，能放TLAB直接放，放不下edan区其实内部还有些机制，本章不详解TLAB

详细关于TLAB参考（参考了下，其他有些文章说法有问题，这章比较全面）：一篇文章搞定 TLAB 原理_zhxdick的技术博客_51CTO博客_tlab是什么tlab是什么,TLAB 原理,一篇文章搞定 TLAB 原理，全系列目录：通过JFR与日志深入探索JVM-总览篇什么是TLAB？TLAB（ThreadLocalAllocationBuffer）线程本地分配缓存区，这是一个线程专用的内存分配区域。既然是一个内存分配区域，我们就先要搞清楚Java内存大概是如何分配的。我们一般认为Java中new的对象都是在堆上分配，这个说法不够准确，应该是大部分对象在堆上的TLAB分配，还有一部分在栈上分配或者是堆上直接分配，https://blog.51cto.com/u_11418075/2610347 初始化 赋初值

设置对象头

存放内容如上图

mark word , 指针，数组长度

单独提一下指针压缩：

指针在32位JVM中的长度是32bit，在64位JVM中长度是64bit。但是64位的在存放时会将指针压缩为32位存放（默认

可关闭压缩），取出到cpu寄存器时再解压成对应位数,称为指针压缩

为什么要开启指针压缩？

执行 init 方法 属性赋值，调用构造方法

对象内存分配

直接上图（结合下面的步骤描述来看）：

1. 可以看到，new对象时第一步居然是往栈上分配，也就是说new的内容是可以放栈中的，前面提到new的对象大部分都是存放在

堆里面没有使用的对象需要通过gc进行回收，当大量需要回收的对象出现，就会给gc带来压力，影响性能。为了减少临时对象对堆内

存中分配的数量，java通过逃逸分析来确定对象会不会被外部访问，不逃逸的方法直接栈内分配，方法调用完，出栈时直接就销毁了

不需要gc去处理

想要栈上分配对象需要依赖（1.7后默认开启）：逃逸分析标量替换

逃逸分析：

public void test(){

User user = new User();

//调用test方法，user对象在方法外部引用不到，逃逸不出，可分配到栈中

}

public User test(){

User user = new User();

return user;//外部能访问到User对象，那么就逃逸了，不能分配到栈

}

标量替换：

栈空间并不算大，分配对象时可能没有连续的空间来存放，将对象拆开来存放。

如果都不满足，那么对象就会放到堆中去，那么我们看下堆里面是如何存放数据：

先说下堆中的一个划分：

主要三大块： 新生代，老年代，永久代（永久代1.8没有这个概念了，元空间代替了。元空间的本质和永久代类似，都是对JVM

规范中方法区的实现。不过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）

新生代分为 eden(伊甸园区) ,s1 s2(survivor区，幸存者区) 默认比例：8:1:1

2. 判断是否是大对象（需要大量连续空间），大对象直接放入老年代

-XX:PretenureSizeThreshold 设置大对象，单位是字节

只在Serial和ParNew两个收集器下有效（后面垃圾回收器再说）。

这样的好处是避免大对象在新生代分配内存操作降低效率

3. 大部分情况（前面两种都不满足），也不放入TLAB, 新生对象直接放eden区，当eden区放满了，就会触发Minor GC （Young GC），基本eden 百分之八九十内容都会被回收，没有回收的就放入survivor区，对象如果每次minor gc都还存在，那么就会在 s1 s2中来回存放，每次年龄 +1 当年龄超过15(默认,不同垃圾回收器略微有些差别，但都不超过15)，还没有回收，放入老年代当老年代到达回收阈值，触发Major GC(Full GC)

minor gc: 指发生新生代的的垃圾收集动作，MinorGC非常频繁，回收速度一般也比较快。

full gc: 一般会回收老年代，年轻代，方法区的垃圾，MajorGC的速度一般会比MinorGC的

慢10倍以上。full gc完了还是放不下，就OOM错误

ps: 优化垃圾回收其实就是尽量减少full gc

这里面有几个机制需要重点注意下：

1. 大对象直接放入老年代（上面第二点）

2. 长期存活对象放入老年代 (第三点中的年龄)

3.动态年龄判断

minor gc时触发，对象年龄 >=1 ,大小超过了Survivor区域的50%，放入老年代

为了让长期存活对象，尽早进入老年代

4. 老年代分配担保机制

对象内存回收

通俗的说就是gc的时候虚拟机要怎么判断哪些内容需要回收，哪些还要存活

1. 引用计数法，这种方式的特点是实现简单，而且效率较高

在对象头处维护一个counter，每增加一次对该对象的引用计数器自加，如果对该对象的引用失联，则计数器自减。当counter为0时，表明该对象已经被废弃，不处于存活状态，就可以回收。这种方式一方面无法区分软、虛、弱、强引用类别。另一方面，会造成死锁，假设两个对象相互引用始终无法释放counter，永远不能GC。

2. 可达性分析(现在都是用这个)

通过一系列为GC Roots的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明该对象是不可用的。如果对象在进行可行性分析后发现没有与GC Roots相连的引用链，也不会理解死亡。它会暂时被标记上并且进行一次筛选，筛选的条件是是否与必要执行finalize()方法。如果被判定有必要执行finaliza()方法，就会进入F-Queue队列中，并有一个虚拟机自动建立的、低优先级的线程去执行它。稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模标记。如果这时还是没有新的关联出现，那基本上就真的被回收了。

可达性分析算法是通过枚举根节点来实现的，最重要的问题是GC停顿。为了确保一致性(即所有对象之间的关系是确定下来的)而导致GC进行时必须进行停顿。在HotSpot的中，使用OopMap的数据结构存储特定位置上的调试信息，存储栈上那个位置原来是什么东西，这个信息是在JIT编译时跟机器码一起产生的。因为只有编译器知道源代码跟产生的代码的对应关系。这样，GC在扫描时就可以得知这些信息了。这样做的目的是使HotSpot能够快速准确的完成GC Roots枚举，以期望减少GC停顿所带来的影响。HotSpot没有在所有的指令生成OopMap，所以只是在“特定位置”记录这些信息，这些位置就是安全点。程序执行时并非在所有的位置上都能停顿下来GC，只有在到达安全点时才能暂停。安全点选取基本上是以“是否让程序长时间执行的特征”选定。此外，HotSpot虚拟机在安全点的基础上还增加了安全区域的概念，安全区域是安全点的扩展。在一段安全区域中能够实现安全点不能达成的效果。

补充：

finalize()方法最终判定对象是否存活，即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历再次标记过程。标记的前提是对象在进行可达性分析后发现没有与GCRoots相连接的引用链。

1.第一次标记并进行一次筛选。筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize方法，对象将直接被回收。

2.第二次标记如果这个对象覆盖了finalize方法，finalize方法是对象脱逃死亡命运的最后一次机会，如果对象要在finalize()中成功拯救自己，只要重新与引用链上的任何的一个对象建立关联即可，譬如把自己赋值给某个类变量或对象的成员变量，那在第二次标记时它将移除出“即将回收”的集合。如果对象这时候还没逃脱，那基本上它就真的被回收了。

注意：一个对象的finalize()方法只会被执行一次，也就是说通过调用finalize方法自我救命的机会就一次。

方法区回收

主要回收的是无用的类，那么如何判断一个类是无用的类的呢？

1. 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例。

2. 加载该类的ClassLoader已经被回收。

3. 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

吐槽：内容有点多，写得想吐了都，拆成两部分吧，jvm的内容也还没讲到那么多。后面再说关于垃圾回收器和jvm调优问题吧

一个想过得更好的码农---邋遢道人

jvm虚拟机及创建对象流程相关推荐

JVM虚拟机，也就那么回事！（总结+绘图+流程+代码）
利用闲余时间,看视频,搜资料,参考+总结绘制出了下面的数据流图,流图内容包括: (1)如何针对亿级流量的电商网站做JVM性能调优? (2)什么是MinorGC,什么是FullGC,什么又是STW? ( ...
jvm虚拟机_一文入门jvm虚拟机
点击上方「10分钟编程」关注我呦让我们每天「博学」一点点一文带你理解JVM 1.jdk.jre.jvm的区别与联系 jdk的全称是Java Development kit(java开发工具包),我 ...
一文读懂JVM虚拟机：JVM虚拟机的内存管理（万字详解）
JVM虚拟机的内存管理文章目录 JVM虚拟机的内存管理 JVM与操作系统 Java虚拟机规范和 Java 语言规范的关系 java虚拟机的内存管理 JVM整体架构一.PC 程序计数器二.虚拟机栈 ...
推荐收藏系列：一文理解JVM虚拟机（内存、垃圾回收、性能优化）解决面试中遇到问题（图解版）
欢迎一起学习 <提升能力,涨薪可待篇> <面试知识,工作可待篇 > <实战演练,拒绝996篇 > 欢迎关注我csnd博客也欢迎关注公众号[Ccww笔记],原创 ...
JVM 虚拟机原理、Java 代码优化、秒杀系统
JVM虚拟机原理 JVM组成架构 Java是一种跨平台的语言,JVM屏蔽了底层系统的不同,为Java字节码文件构造了一个统一的运行环境. Java 字节码文件 Java 如何实现在不同操作系统.不同硬 ...
JVM虚拟机知识点（保姆级教程）
jvm虚拟机知识点温馨提示:本章节阅读预计耗时>30分钟,请沏茶细品.如果描述不准确或者缺漏的地方,还请技术大大们指点迷津! 目录索引文章目录 jvm虚拟机知识点 @[toc] JVM基础 ...
学习深入理解JVM虚拟机及JavaGuide后的学习笔记
JVM虚拟机一.JVM组成部分: 1.程序计数器作用,是记住下一条JVM指令的内存地址:1.多线程情况下,程序计数器用于记录当前线程执行的位置,从而线程切换回来的时候能够知道线程上次运行到哪儿了. ...
jvm虚拟机_JVM虚拟机五连问，能过并不是只靠运气
对于Java程序员来说,在众多Java知识点当中JVM是很重要的一块,每个Java程序都离不开Java虚拟机,Java程序的运行依靠具体的Java虚拟机实例. 在Java虚拟机规范中,分别用子系统.内 ...
BATJ面试必会|Jvm 虚拟机篇
转载自 BATJ面试必会|Jvm 虚拟机篇目录一.运行时数据区域程序计数器 Java 虚拟机栈本地方法栈堆方法区运行时常量池直接内存二.垃圾收集判断一个对象是否可被回收引用类型 ...
jvm虚拟机内存结构_JVM体系结构101：了解您的虚拟机
jvm虚拟机内存结构 Java虚拟机(JVM)架构和Java字节码101的初学者速成班 Java应用程序无处不在,它们在我们的手机,平板电脑和计算机上. 在许多编程语言中,这意味着多次编译代码以使其在 ...

jvm虚拟机及创建对象流程

JVM

创建对象流程

对象内存分配

对象内存回收

jvm虚拟机及创建对象流程相关推荐

最新文章

热门文章