Java虚拟机

JVM体系结构

  • 类加载器（Class Loader）

    • 作用：加载class

    • 分类：

      • 应用程序类加载器(ApplicationClassLoader)

      • 扩展类加载器(ExtensionClassLoader)

      • 根类加载器(BootStrapClassLoader)

      • 自定义类加载器(UserClassLoader)

  • 运行时数据区（Runtime Data Area）

    • 线程私有

      • Java栈(Stack)：存储函数运行中的变量

      • 本地方法栈(Native Method Stack)

      • 程序计数器

    • 全局共享

      • 堆(Heap)：存对象

      • 方法区(Method Area)

    栈和计数器中不存在垃圾，所以JVM调优99%是在调方法区和堆

下面以一个例子说明jvm实际内存运行过程：

类加载和双亲委派机制

  • 类加载机制

    • JVM使用Java类的流程如下：

      1. Java源文件----编译---->class文件

      2. 类加载器ClassLoader会读取这个.class文件，并将其转化为java.lang.Class的实例。有了该实例，JVM就可以使用他来创建对象，调用方法等操作了。

      那么ClassLoader是以一种什么机制来加载Class的？这就要求我们要了解Class文件有哪些来源，针对这些ClassJDK如何分工，谁来加载这些Class。

    • Class文件的来源

      • Java内部自带的核心类，位于$JAVA_HOME/jre/lib，其中最著名的莫过于rt.jar

      • Java的扩展类，位于$JAVA_HOME/jre/lib/ext目录下

      • 我们自己开发的类或项目开发用到的第三方jar包，位于我们项目的目录下，比如WEB-INF/lib目录

    • 类加载器的分类

      • Java核心类，这些Java运行的基础类，由一个名为BootstrapClassLoader加载器负责加载。这个类加载器被称为“根加载器或引导加载器”。

        注意：BootstrapClassLoader不继承ClassLoader，是由JVM内部实现。法力无边，所以你通过java程序访问不到，得到的是null。

      • Java扩展类，是由ExtClassLoader负责加载，被称为“扩展类加载器”。

      • 项目中编写的类，是由AppClassLoader来负责加载，被称为“系统类加载器”。

  • 双清委派机制

    • 类加载器受到类加载的请求，将这个请求向上委托给父类加载去完成，一直向上委托，直到根加载器（寻根：App -> Exc -> Boot）

    • 根加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前类加载器，否则，抛出异常，通知子加载器进行加载，循环往复，直到找到能够加载此类的加载器；如果最终仍未找到，则报错ClassNotFound（回溯：App <- Exc <- Boot）

沙箱安全机制

组成沙箱的基本组件：

  • 字节码校验器

  • 类装载器（作用）

    • 防止恶意代码干涉善意代码（双亲委派机制）

    • 守护了被信任的类库边界

    • 将代码归入保护域，确定了代码可以进行哪些操作

Native关键字

  • 凡是带了Native关键字的，说明java的作用范围达不到了，回去调用底层c语言的库

  • 会进入本地方法栈，调用本地方法接口 JNI

  • JNI作用：扩展java的使用，融合不同的语言为java所用

  • 它在内存区域中专门开辟了一块标记区域：本地方法栈，登机native方法；在最终执行的时候，通过JNI加载本地方法库中的方法

PC寄存器

每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的

方法区

  • 方法区是被所有线程共享的，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中，但是 实例变量存在堆内存中，和方法区无关

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

  • 对于线程来说，不存在垃圾回收问题

  • 栈主要存储：8大基本数据类型 + 对象引用 + 实例方法

堆

  • Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的

  • 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，所有引用类型的真实对象

  • 分区

    • 新生区（伊甸区）：类诞生和成长的地方，甚至死亡

      • 伊甸园（E）：所有对象都是在伊甸园中new出来的

      • 幸存0区（S0）

      • 幸存1区（S1）

    • 年老区

    • 永久区（元空间）：常驻内存；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；这个区域不存在垃圾回收；关闭JVM虚拟机就会释放这个区域的内存

分析OOM的原因

  1. 先扩大运行内存，若扩大后运行成功，则说明内存不足，否则转第二步（-Xms 设置初始化内存分配大小；-Xmx 设置最大分配内存；-XX: +PrintGCDetails 打印gc信息）

  2. 使用辅助测试工具 Jprofiler

    • 分析Dump内存，快速定位内存泄漏（-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError）

    • 获取堆中的数据

    • 获取大的对象

GC

  • 如何判断一个对象是否应该删除？

    GCRoot不可删除（被栈，本地方法栈或者方法区直接或间接引用），其余可删除

  • GC算法

    1. 引用计数法

    2. 复制算法

      • 流程：每次GC都会将Eden活的对象移到幸存区中：一旦Eden区被GC后，就会是空的；幸存区谁空谁是To；当一个对象经历了15次GC，都还没有死，就会移入年老区（-XX:MaxTenuringThreshold=9999 设定进入年老代的时间）

      • 优缺点：优点是没有内存碎片；缺点是浪费了内存空间，多了一半空间永远是空To

      • 最佳使用场景：对象存活度较低的时候（新生区）

    3. 标记清除算法

      • 流程：对活着的对象进行标记；对没有标记的对象，进行清除；

      • 优缺点：优点是不需要额外的空间；缺点是两次扫描，严重浪费时间，会产生内存碎片

      • 最佳使用场景：对象存活度较高的时候（养老区）

    4. 标记压缩算法

      • 流程：和标记清除相同，只是多了个压缩的过程：防止内存碎片产生，再次扫描，向一段移动存活的对象；多了一个移动成本

      • 优缺点：和标记清除相同并且多了个移动成本

      • 最佳使用场景：对象存活度较高的时候（养老区）

    GC算法效率对比：

    • 内存效率：复制算法 > 标记清除 > 标记压缩

    • 内存整齐度：复制算法 = 标记压缩 > 标记清除

    • 内存利用率：标记压缩算法 = 标记清除算法 > 复制算法



posted @ 2021-05-06 00:45  离渊灬  阅读(56)  评论(0)    收藏  举报