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JVM内存与模式

JVM内存与模式

作者: 晏子小七 | 来源:发表于2018-08-06 13:55 被阅读21次

    1.类加载的五个过程:加载、验证、准备、解析、初始化。

    加载:

       在加载阶段,虚拟机主要完成三件事:
    

    1.通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。

    2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区域的运行时数据结构。

    3.在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区域数据的访问入口。

    验证:

       验证阶段作用是保证Class文件的字节流包含的信息符合JVM规范,不会给JVM造成危害。如果验证失败,就会抛出一个java.lang.VerifyError异常或其子类异常。验证过程分为四个阶段:
    

    1.文件格式验证:验证字节流文件是否符合Class文件格式的规范,并且能被当前虚拟机正确的处理。

    2.元数据验证:是对字节码描述的信息进行语义分析,以保证其描述的信息符合Java语言的规范。

    3.字节码验证:主要是进行数据流和控制流的分析,保证被校验类的方法在运行时不会危害虚拟机。

    4.符号引用验证:符号引用验证发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候,这个转化动作将在解析阶段中发生。

    准备:

       准备阶段为变量分配内存并设置类变量的初始化。在这个阶段分配的仅为类的变量(static修饰的变量),而不包括类的实例变量。对已非final的变量,JVM会将其设置成“零值”,而不是其赋值语句的值:
    

    pirvate static int size = 12;

       那么在这个阶段,size的值为0,而不是12。 final修饰的类变量将会赋值成真实的值。
    

    解析:

       解析过程是将常量池内的符号引用替换成直接引用。主要包括四种类型引用的解析。类或接口的解析、字段解析、方法解析、接口方法解析。
    

    初始化:

       在准备阶段,类变量已经经过一次初始化了,在这个阶段,则是根据程序员通过程序制定的计划去初始化类的变量和其他资源。这些资源有static{}块,构造函数,父类的初始化等。
    
       至于使用和卸载阶段阶段,这里不再过多说明,使用过程就是根据程序定义的行为执行,卸载由GC完成。
    

    双亲委派模型:Bootstrap ClassLoader、ExtensionClassLoader、ApplicationClassLoader。

    类加载器按照层次,从顶层到底层,分为以下三种:

    (1)启动类加载器(BootstrapClassLoader)

    这个类加载器负责将存放在JAVA_HOME/lib下的,或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的,并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被Java程序直接引用。

    (2)扩展类加载器(ExtensionClassLoader)

    这个加载器负责加载JAVA_HOME/lib/ext目录中的,或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库,开发者可以直接使用扩展类加载器

    (3)应用程序类加载器(ApplicationClassLoader)

    这个加载器是ClassLoader中getSystemClassLoader()方法的返回值,所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径(Classpath)上所指定的类库,可直接使用这个加载器,如果应用程序没有自定义自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器

    类加载的双亲委派模型

    双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外,其他的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承关系来实现,而是都使用组合关系来复用父加载器的代码

    工作过程:

    如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传递到顶层的启动类加载器中,

    只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去加载

    好处:

    Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类Object,它放在rt.jar中,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都是委派给启动类加载器进行加载,因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类

    判断两个类是否相同是通过classloader.class这种方式进行的,所以哪怕是同一个class文件如果被两个classloader加载,那么他们也是不同的类

    实现自己的加载器

    只需要继承ClassLoader,并覆盖findClass方法。

    在调用loadClass方法时,会先根据委派模型在父加载器中加载,如果加载失败,则会调用自己的findClass方法来完成加载。

    分派:静态分派与动态分派。

    静态分派

    所有依赖静态类型来定位方法执行版本的分派动作称为静态分派,其典型应用是方法重载(根据参数的静态类型来定位目标方法)。

    静态分派发生在编译阶段,因此确定静态分派的动作实际上不是由虚拟机执行的。

    动态分派

    在运行期根据实际类型确定方法执行版本。

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    内存模型:

    1. 内存模型以及分区,需要详细到每个区放什么。

    栈区:

    栈分为java虚拟机栈和本地方法栈

    重点是Java虚拟机栈,它是线程私有的,生命周期与线程相同。

    每个方法执行都会创建一个栈帧,用于存放局部变量表,操作栈,动态链接,方法出口等。每个方法从被调用,直到被执行完。对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。

    通常说的栈就是指局部变量表部分,存放编译期间可知的8种基本数据类型,及对象引用和指令地址。局部变量表是在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个栈中的局部变量分配内存大小是确定的。

    会有两种异常StackOverFlowError和 OutOfMemoneyError。当线程请求栈深度大于虚拟机所允许的深度就会抛出StackOverFlowError错误;虚拟机栈动态扩展,当扩展无法申请到足够的内存空间时候,抛出OutOfMemoneyError。

    本地方法栈为虚拟机使用到本地方法服务(native)

    堆区:

    堆被所有线程共享区域,在虚拟机启动时创建,唯一目的存放对象实例。

    堆区是gc的主要区域,通常情况下分为两个区块年轻代和年老代。更细一点年轻代又分为Eden区最要放新创建对象,From survivor 和 To survivor 保存gc后幸存下的对象,默认情况下各自占比 8:1:1。

    不过很多文章介绍分为3个区块,把方法区算着为永久代。这大概是基于Hotspot虚拟机划分,然后比如IBM j9就不存在永久代概论。不管怎么分区,都是存放对象实例。

    会有异常OutOfMemoneyError

    方法区:

    被所有线程共享区域,用于存放已被虚拟机加载的类信息,常量,静态变量等数据。被Java虚拟机描述为堆的一个逻辑部分。习惯是也叫它永久代(permanment generation)

    垃圾回收很少光顾这个区域,不过也是需要回收的,主要针对常量池回收,类型卸载。

    常量池用于存放编译期生成的各种字节码和符号引用,常量池具有一定的动态性,里面可以存放编译期生成的常量;运行期间的常量也可以添加进入常量池中,比如string的intern()方法。

    程序计数器:

    当前线程所执行的行号指示器。通过改变计数器的值来确定下一条指令,比如循环,分支,跳转,异常处理,线程恢复等都是依赖计数器来完成。

    Java虚拟机多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的。为了线程切换能恢复到正确的位置,每条线程都需要一个独立的程序计数器,所以它是线程私有的。

    唯一一块Java虚拟机没有规定任何OutofMemoryError的区块。

    1. 堆里面的分区:Eden,survivalfrom to,老年代,各自的特点。

    1.JVM中堆空间可以分成三个大区,新生代、老年代、永久代

    2.新生代可以划分为三个区,Eden区,两个幸存区

    GC的三种收集方法:标记清除、标记整理、复制算法的原理与特点:
    标记-清除算法(Mark-Sweep)

    从根节点开始标记所有可达对象,其余没有标记的即为垃圾对象,执行清除。但回收后的空间是不连续的。

    标记-清除算法采用从根集合进行扫描,对存活的对象标记,标记完毕后,在扫描整个空间中未被标记的对象,进

    行回收。

    标记-清除算法不需要进行对象的移动,并且仅对不存活的对象进行处理,在存活对象比较多的情况下极为高效,

    但由于标记-清除算法直接回收不存活的对象,因此会造成内存碎片。

    复制算法

    复制算法采用从根集合扫描,并将存活对象复制到一块新的,没有使用过的空间中,这种算法当控件存活的对象

    比较少时,极为高效,但是带来的成本是需要一块内存交换空间进行对象的移动。也就是s0,s1等空间。

    标记-整理法

    标记-整理算法采用标记-清除算法一样的方式进行对象的标记,但在清除时,在回收不存活的对象占用的空间后,

    会将所有的存活对象网左端空闲空间移动,并更新相应的指针。标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上,

    又进行了对象的移动,因此成本更高,但是却解决了内存碎片的问题。

    +++++++常用的内存调试工具:jmap、jstack、jconsole。++++++++

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