一、大纲
1、JVM的位置
2、JVM的体系结构
3、类加载器
- 双亲委派
- 面试问题
4、沙箱安全机制
- 什么是沙箱
- 组成沙箱的基本组件
5、Native
6、PC寄存器
7、方法区
8、栈
- 栈里面存放什么
- 栈运行原理
- 栈堆方法区的交互关系
9、三种JVM
10、堆
- 堆里面存放什么
- 新生区
- 养老区
- 永久区
- 出现OOM
- VM options参数
11、GC垃圾回收
- GC作用区域
- GC相关题目
- GC算法
- 引用计数法
- 复制算法
- 标记清除算法
- 标记压缩
- 标记清除压缩
总结
JMM
二、概述
1、JVM的位置
2、JVM体系结构
3、类加载器
- 虚拟机自带的加载器
- 启动类（根）加载器【BOOT】
- 扩展类加载器【EXT】
- 应用程序加载器【APP】
加载器的执行顺序：从4-->1依次加载
（1）双亲委派机制
解释：APP—>EXT—>BOOT【最终执行】
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-
将这个请求向上委托为父类加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载器
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启动类加载器检查是否能够加载当前的这个类，能加载就结束，使用当前的加载器，否则抛出异常，通知子加载器进行加载
-
但是BOOT根加载器输出是null，这是因为java调用不到方法了~，底层是C/C++的程序
public class Car { public static void main(String[] args){ //new 对象打印查看hashCode是否相同 Car car1 = new Car(); Car car2 = new Car(); Car car3 = new Car(); System.out.println(car1.hashCode()); System.out.println(car2.hashCode()); System.out.println(car3.hashCode()); //获取Car Class，打印查看hashCode是否相同 Class<? extends Car> aClass1 = car1.getClass(); Class<? extends Car> aClass2 = car2.getClass(); Class<? extends Car> aClass3 = car3.getClass(); System.out.println(aClass1.hashCode()); System.out.println(aClass2.hashCode()); System.out.println(aClass3.hashCode()); //获取类加载器 ClassLoader classLoader = aClass1.getClassLoader(); System.out.println(classLoader); //AppClassLoader System.out.println(classLoader.getParent()); //ExtClassLoader 所在位置：jrelibext System.out.println(classLoader.getParent().getParent()); //null 1.不存在 2.java程序获取不到 所在位置：rt.jar } }
打印结果：
结果显示每一个new出来的对象的hashcode值是不一样的，说明通过new关键字创建了一个新的Car实例，但是都是同一个Class对象
（2）
a) 为什么需要双亲委派机制?（也就是双亲委派的优点）
②使得类的加载出现优先级，防止了核心API被篡改
b) 如何打破双亲委派？
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。
所有的Java程序运行都可以指定沙箱，可以定制安全策略。
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字节码校验器（bytecode verifier）：确保Java类文件遵循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验，比如核心类。 -
类装载器（class loader）：其中类装载器在3个方面对Java沙箱起作用-
它防止恶意代码去干涉善意的代码；
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它守护了被信任的类库边界；
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它将代码归入保护域，确定了代码可以进行哪些操作。
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虚拟机为不同的类加载器载入的类提供不同的命名空间，命名空间由一系列唯一的名称组成，每一个被装载的类将有一个名字，这个命名空间是由Java虚拟机为每一个类装载器维护的，它们互相之间甚至不可见。
类装载器采用的机制是双亲委派模式。
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从最内层JVM自带类加载器开始加载，外层恶意同名类得不到加载从而无法使用；
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由于严格通过包来区分了访问域，外层恶意的类通过内置代码也无法获得权限访问到内层类，破坏代码就自然无法生效。
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存取控制器（access controller）：存取控制器可以控制核心API对操作系统的存取权限，而这个控制的策略设定，可以由用户指定。 -
安全管理器（security manager）：是核心API和操作系统之间的主要接口。实现权限控制，比存取控制器优先级高。 -
安全软件包（security package）：java.security下的类和扩展包下的类，允许用户为自己的应用增加新的安全特性，包括：-
安全提供者
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消息摘要
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数字签名
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加密
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鉴别
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public synchronized void start() { if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException(); group.add(this); boolean started = false; try { start0(); // 调用了start0()方法 started = true; } finally { try { if (!started) { group.threadStartFailed(this); } } catch (Throwable ignore) { } } } // 凡是带了native关键字的，就说明Java的作用范围达不到了，会去调用底层C语言的库 private native void start0(); //start0()方法的定义，这个方法会调用底层C
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
7、方法区
方法区：Method Area
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；
静态变量、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，但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关。简单的来说就是：static、final、Class、常量池
8、栈
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程序 = 数据结构 + 算法 【持续学习】
-
大多数人程序 = 框架 + 业务逻辑【饭碗】
栈：先进后出，后进先出
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，栈内存也就释放了，对于栈来说不存在垃圾回收问题，一旦线程结束，栈就Over了
9、
-
-
BEA
JRockit -
IBM
10、堆
Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。
（1）堆里面存放什么
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，保存我们所有引用类型的真实对象
堆内存中还要细分为三个区域：
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新生区（伊甸园区）young/new
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养老区 old
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永久区 perm
GC垃圾回收，主要在伊甸园区和养老区
public class HeapOver { /** * 堆溢出测试 */ public static void main(String[] args){ while (true){ String name = "djwjkadhwja"; while(true){ name += name + new Random().nextInt(86868686)+new Random().nextInt(999999999); } } } }
在JDK8以后，永久存储区改了个名字叫：元空间
（2）新生区
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伊甸园区，所有对象都是在伊甸园区new出来的
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真理：进过研究，99%的对象都是临时对象！
（3）养老区
新生区没有被干掉，幸存了下来，来到了养老区
（4）永久区
这个区域是常驻内存的。用来存放JDK自身携带的Class对象，Interface元数据，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！当关闭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部署了太多的应用；大量动态生成的反射类等 不断的被加载，直到内存满，就会出现OOM。
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jdk1.7 ：永久代，但是慢慢退化了，
去永久代，常量池在堆中 -
但是，元空间：逻辑上存在，物理上不存在
public class Demo { public static void main(String[] args){ //返回jvm试图使用的最大内存 long max = Runtime.getRuntime().maxMemory(); //返回jvm的初始化内存 long total = Runtime.getRuntime().totalMemory(); System.out.println("max="+max+"字节 "+(max/(double)1024/1024)+"M"); System.out.println("total="+total+"字节 "+(total/(double)1024/1024)+"M"); //默认情况下，jvm试图使用的最大内存是电脑内存的1/4，初始化内存是电脑内存的1/64 //-Xms512m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails //-Xms512m 初始化内存 //-Xmx1024m 试图使用的最大内存 } }
添加启动参数：-Xms512m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails
新生区1563K+老年区522752K除以1024=512M
结果：新生区+老年区=jvm初始化内存，所以说元空间逻辑上存在，物理上不存在。
（5）
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尝试扩大堆内存去查看内存结果
-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails -
若不行，分析内存，看一下是哪个地方出现了问题（专业工具）
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能够看到代码第几行出错：内存快照分析工具，MAT（eclipse），Jprofiler
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Dubug，一行行分析代码！（不现实）
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MAT，Jprofiler作用：
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分析Dump内存文件，快速定位内存泄漏
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获得堆中的数据
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获得大的对象
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......
运行出现堆溢出：
public class OOMTest { /** * 堆内存溢出测试 */ public static void main(String[] args) { ArrayList<OOMTest> list = new ArrayList<OOMTest>(); int count = 0; try { while(true){ list.add(new OOMTest()); count++; } }catch (Exception e){ System.out.println("count="+count); e.printStackTrace(); } } }
（6）
-Xms 设置初始化内存分配大小，默认1/64
-Xmx 设置最大分配内存，默认1/4
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 生成oomDump文件
-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails
JVM在进行GC时，并不是对这三个区域统一回收，大部分时候，回收都是新生代
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新生代
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老年区
GC两种类型：轻GC（普通的GC），重GC（全局GC）
（2）
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堆里面的分区有哪些？Eden，from，to，old，说说他们的特点~
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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，怎么用的？
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- 哪个对象的引用数为0，就会回收哪个对象
一般新生代（伊甸园区、幸存区）会使用复制算法，生成新的to区
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好处：没有内存的碎片
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坏处：浪费了内存空间，多了一半空间永远是空to
标记压缩算法
- 对于标记清除的再压缩，多了移动成本
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
思考：难道没有最优算法吗？
答案：没有，没有最好的算法，只有最合适的——>GC：分代收集算法
年轻代：
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存活率低
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复制算法
老年代：
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区域大，存活率高
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标记清除（内存碎片不是太多） + 标记压缩混合实现
三、JMM
JMM：Java Memory Model的缩写
2、它干嘛的？
作用：缓存一致性协议，用于定义数据读写的规则。
解决共享对象可见性这个问题：volatile