真正读懂jvm

 

 

一、java 文件在jvm 中的执行过程

一、装载
1.将java文件编译成字节码文件，字节码文件是java 虚拟机可以识别的文件
2.将java 字节码文件通过流的方式装载到内存，也就是按照虚拟机所需的格式存储在方法区中，同时在java 堆中生成一份java.lang.Class 对象，这个对象是作为类的访问入口
二、验证
1.验证二进制字节流中的信息符合jvm 存储规范，是否按照0xCAFEBABE开头，主次版本号是否在当前虚拟机的所在范围
2.元数据验证，保证其描述的信息符合java 语言规范
三、准备
1.正式为类的静态变量分配内存和分配初值，这个内存分配是在方法区中分配的
2.在准备阶段会给常量赋默认值，比如0，false,null 等，但是如果是final 常量，则准备阶段直接赋于最终的值（代码中指定的值）
四、解析
1.将符号引用转为直接引用，也就是将虚拟机常量池中的符号引用（int a=）转为直接引用（变量的内存地址）,符号引用只是用文本的方式表示引用关系，而符号引用是jvm可以直接使用的形式，主要表现为直接指针
五、初始化
1.给申明的类变量指定初始值，如a=3
2.给类的静态代码块变量指定初始值
3.如果该类的父类没有初始化，则先初始化该类的父类
4.类的初始化时机包括：new ;访问某个类的静态变量或赋值；反射（Class.forName）;被标明为启动类的类
六、生命周期结束
1.生命周期结束的集中情况：执行System.exit();程序正常执行结束；程序遇到异常或错误导致执行结束；操作系统错误导致结束

 二、jvm 内存模型（运行时数据区）

 

 

 

1.方法区：用户存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量，是各个线程共享的区域。

2.堆：用来存储对象及数组实例，是jvm 管理内存的最大一块区域，分为老年代和年轻代，堆也是各个线程共享的区域。

3.java 虚拟机栈：java 方法执行的内存区域，用来存储局部变量表，操作数栈、方法出口，虚拟机栈是线程私有的，每个线程调用方法都会产生一个栈

4.本地方法栈：和虚拟机栈类似，虚拟机栈是为虚拟机执行的java方法服务，而本地方法栈是为虚拟机执行的native 方法（c++写的）服务；

5.程序技术器：用来记录当前线程执行的字节码的行号指令器，分支、循环、异常处理、线程恢复都要依赖于程序计数器，通过程序计数器来选取下一条程序执行的字节码指令，程序计数器也是线程私有的。

 

三、java 虚拟机栈执行过程

 1.当某个线程在执行时，先开辟一块栈空间，在栈空间中每调用一次方法就会生成一个栈帧，每个栈帧，也就是方法遵循先进后出

2.栈帧中包含：局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口

3.一段代码解释java 虚拟机栈的全过程

 

 （1）主线程开始执行，开辟一份栈空间

（2）main 方法开始执行，生成main 方法的栈帧

（3）new 对象，在堆空间生成一个对象，并在栈帧地局部变量表中生成一份指针

（4）开始执行add 方法，生成add 方法的栈帧

（5）栈帧中包含的信息有：局部变量表，操作数栈（一个临时存储空间，用来计算）、动态连接、方法出口

（6）add 方法执行结束后，会出栈，然后mai'n 方法接着执行，而具体执行的行出是根据程序计数器来记录具体的行数

 

 四、方法区 jdk 1.7 和1.8 的区别

1.在j'd'k 1.7  中方法区叫做永久代，而1.8中叫元数据，元数据和永久代的区别是，元数据使用了物理机的直接内存，直接内存的好处是不容易发生内存溢出，缺点是会产生内存碎片，而永久带的缺点是不好规划内存空间大小。

2.方法区中存放的数据是类的class 信息，包括：类的加载器引用；常量池、字段，每个字段的类型、修饰符、名字等；方法数据和方法代码

 

五、栈帧的动态链接

1.动态链接：方法对象的地址，动态链接是找到正确方法的入口，也就找到了对应的字节码指令，然后才有后来进栈出栈的执行

2.动态链接指在类的装载过程中不能通过符号引用专为直接引用，而在运行时才知道的，比如接口回调、多态、重载等

六、jvm 堆的内存分布

 

1.堆内存分为新生代和老年代，新生代分为Eden 区、from 区、to 区，内存回收时通过不断的切换from 和to 来回倒腾

 七、对象在jvm中的内存分布

1.jvm 中的内存分布主要包括四大部分：mark word (8字节)，类型指针（压缩后4字节），实例数据，对齐填充

2.通过以下方式查看对象的内存分布

import com.sl.spring.framework.beans.SLBeanDefinition;
import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;


public class test {
    public static void main(String[] args) {
        SLBeanDefinition beanDefinition=new SLBeanDefinition();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(beanDefinition).toPrintable());
    }
}

 

 2.mark word 内存分布：hash 值、GC 分代年龄、锁等信息

 

 

八、jvm 垃圾回收算法

1.标记清除算法：通过可达性算法，标记哪些可达的对象，然后清除未标记的对象

2.标记清除算法（复制法）：先将可达的对象复制到另一块区域，然后再清除

3.标记清除整理算法：

 

4.几种不同的垃圾回收期算法

 

 

 5。垃圾回收过程中存在的问题：

1）垃圾回收线程和用户线程同时运行会存在两个问题，1，该回收的没有回收；2，不该回收的回收了，3，如果 stop world 则会出现停顿

2）针对上面的问题，有两个解决办法 1，垃圾回收线程执行时，停止整个世界（其他业务线程停止）2，两种线程一部分过程并行，一部分同步，如，标记的时候只标记gc root ,然后再做一次标记，最后一起结束（这里有点绕），需要一个图；3，多次垃圾回收，每次回收一点一点，这样导致吞吐量降低（G1 垃圾收集器）

 九、jvm 调优及调优工具