java基础之----jvm介绍

jvm体系结构

类装载器：加载类文件到内存中，注意类文件并不是.java文件，而是.class，是经过javac编译过后的文件，那类加载器把类加载到内存中，类的元数据信息存在哪里呢？答案是方法区中。但是类加载器并不负责执行，而是Execution Engine负责执行。

本地方法栈：本地方法的运行区，那什么是本地方法呢？本地方法也即native方法，因为Java在刚发布的时候，那时候是c和c++的世界，所以Java不得不作出一些妥协，兼容c和c++，所以我们有时看Java代码，如果是Java程序写的我们都可以点进去看看源代码，但是如果碰到了本地本地方法就无法点进去看源代码了。

程序计数器：每个方法运行的时候，jvm都需要知道这个方法中的字节码运行到什么位置了，来决定下一行运行什么，那就会又一个记录运行位置的计数器，其实就是一个指针，叫做程序计数器。

方法区：Java8中这个东东已经不存在了，在Java8中，在Java8以前叫做永久带或者叫着方法区，永久带是在Java的堆内存中的，所以Java8以前堆内存报OOM有两种，第一种是“OutOfMemoryError:java heap size”，第二种是”OutOfMemoryError: PermGen space”，第二种其实就是永久带堆内存溢出，那永久带为什么会溢出呢？如果只是存放一些类的元数据信息，不至于会内存溢出，真正的原因是现在很多的Java程序中的很多类都是动态加载，而当动态加载的时候是在方法区中进行的，比如我们经常在程序中使用的mysql驱动，就是动态加载的。Java8中为了避免这个问题，把元空间直接放到了内存中，理论上来说你内存多大，他都可以使用，不过有参数可以限制。上面说了一大堆，那元空间中放的是什么呢？放的是Java8原生自带的jar包,比如rt.jar等，类的元数据信息，静态变量，常量。方法区也是有垃圾回收的，GC发现某个类加载器不再存活了，会把相关的空间整个回收掉。这个垃圾回收的机制是不是堆中的垃圾回收机制相同，不太清楚，没有找到相关的资料。

栈：首先明白一点就是栈才是程序的运行区，伴随着程序运行的整个生命周期，当程序结束，栈中的数据也会随之释放。那栈里面放的是什么数据呢？栈里面放的是栈帧。那栈帧又是什么东东呢？栈帧就是存放方法运行时方法中的变量和方法的输入输出参数，栈的操作，包括出栈和入栈，类文件和方法。栈帧入栈的顺序是怎么的？大家都知道栈是符合“先进后出”的原则的。举个例子，如果方法A调用了方法B，那方法A会先入栈，之后方法B在入栈，出栈顺序刚好相反。如下图：

堆：堆是用来存放对象的地方。下面就介绍一下堆的结构和垃圾回收机制：

 

上面是堆空间模型,堆上的GC分为MinorGC和OldGC，其中MinorGC过程如下。

1. 首先当Eden元区满的时候，会触发第一次Young gc,把活着的对象复制到Survivor From区，当Eden区再次满的时候，会同时扫描Eden和From区，把活着的对象全部复制到To区（如果To区中的对象的年龄达到老年代的标准会直接复制到老年区），同时把这些对象的年龄加1
2. 清空Eden和From区，谁空谁时To区
3. SurvivorFrom和ServivorTo互相交换，原来的ServivorFrom变成下次GC的To区，部分对象会在ServivorFrom和ServivorTo中来回复制15次（由JVM参数MaxTenuringThresholdz参数决定），如果对象仍然存活，会把这部分对象复制到Old区

常见的垃圾收集器参考这篇文章：https://crowhawk.github.io/2017/08/15/jvm_3/ 

如何判断某个对象为垃圾

引用计数法

目前主流的java虚拟机都摒弃掉了这种算法，最主要的原因是它很难解决对象 之间相互循环引用的问题。尽管该算法执行效率很高。

例如：在testGC()方法中，对象objA和objB都有字段instance，赋值令objA.instance=objB及objB.instance=objA，除此之外这两个对象再无任何引用，实际上这两个对象都已经不能再被访问，但是它们因为相互引用着对象方，异常它们的引用计数都不为0，于是引用计数算法无法通知GC收集器回收它们。

可达性分析算法

前主流的编程语言(java,C#等)的主流实现中,都是称通过可达性分析(Reachability Analysis)来判定对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“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(Reference Chain),当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连(用图论的话来说,就是从GC Roots到这个对象不可达)时,则证明此对象是不可用的。如下图所示，对象object 5、object 6、object 7虽然互相有关联,但是它们到GC Roots是不可达的,所以它们将会被判定为是可回收的对象。 

常用的垃圾回收算法

复制算法

复制算法把内存分为两部分，两部分大小相同，每次只使用其中一个。一块内存用完后，把活着的对象复制到另一块内存，当前内存块全部回收。这个算法不会产生内存碎片，但是可用内存明显变少。复制算法把内存分为两部分，两部分大小相同，每次只使用其中一个。一块内存用完后，把活着的对象复制到另一块内存，当前内存块全部回收。这个算法不会产生内存碎片，但是可用内存明显变少。复制算法一般应用于新生代。

标记-清除算法

标记-清除算法分为两个阶段：标记、清除。在标记阶段，扫描并标记所有需要回收的对象；在清除阶段，统一回收被标记的对象。这个算法的效率并不高，并且清除对象后会产生大量不连续的内存碎片。一般应用于老年代。

标记-整理算法

标记-整理算法与标记-清除算法类似，不同的是，不会直接对垃圾对象进行回收，而是把所有存活的对象都移动到一端，然后清理掉其他部分。一般应用于老年代。

分代收集算法

参考：https://blog.csdn.net/en_joker/article/details/79737533