先想想一些问题

我们开发人员编写的Java代码是怎么让电脑认识的

首先先了解电脑是二进制的系统，他只认识 01010101

比如我们经常要编写 HelloWord.java 电脑是怎么认识运行的 HelloWord.java是我们程序员编写的，我们人可以认识，但是电脑不认识

Java文件编译的过程
因此就需要编译：

程序员编写的.java文件

由javac编译成字节码文件.class：（为什么编译成class文件，因为JVM只认识.class文件）

在由JVM编译成电脑认识的文件 （对于电脑系统来说 文件代表一切）

（这是一个大概的观念 抽象画的概念）

为什么说java是跨平台语言

这个跨平台是中间语言（JVM）实现的跨平台

java有JVM从软件层面屏蔽了底层硬件、指令层面的细节让他兼容各种系统

难道 C 和 C++ 不能跨平台吗？

其实也可以

C和C++需要在编译器层面去兼容不同操作系统的不同层面，写过C和C++的就知道不同操作系统的有些代码是不一样

JVM中的新生代，老年代和永久代

共享内存区划分

• 1.共享内存区 = 持久代 + 堆（注;jdk1.8及以上jvm废弃了持久代）
• 2.持久带代= 方法区 + 其他
• 3.Java堆 = 老年代 + 新生代
• 4.新生代 = Eden(伊甸区) + S1（幸存1） + S2（幸存2）

新生代、老年代、永久代

一般把java堆分为新生代、老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法

• 新生代中，每次垃圾收集时都发现大批对象死去，只有少量对象存活，便采用了复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集
• 而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须采用“标记-清理”或者“标记-整理”算法

新生代又分为Eden和Survivor(From Space与To Space)两个区；加上老年代就这三个区

• 数据会首先分配到Eden区当中（当然也有特殊情况，如果是大对象那么会直接放入到老年代（大对象是指需要大量连续内存空间的java对象）
• 当Eden没有足够空间的时候就会触发jvm发起一次Minor GC；如果对象经过一次Minor-GC还存活，并且又能被Survivor空间接受，那么将被移动到Survivor空间当中；并将其年龄设为1，对象在Survivor每熬过一次Minor GC，年龄就加1，当年龄达到一定的程度（默认为15）时，就会被晋升到老年代中了，当然晋升老年代的年龄是可以设置的

JVM的方法区

也被称为永久代； 在这里都是放着一些被虚拟机加载的类信息，静态变量，常量等数据。这个区中的东西比老年代和新生代更不容易回收

其实新生代和老年代就是针对于对象做分区存储，更便于回收等等

为什么分年老代和新生代

新生代：

年轻代主要存放新创建的对象，内存大小相对会比较小，垃圾回收会比较频繁。年轻代分成1个Eden Space和2个Suvivor Space（from 和to）

老年代：

年老代主要存放JVM认为生命周期比较长的对象（经过几次的新生代的垃圾回收后仍然存在），内存大小相对会比较大，垃圾回收也相对没有那么频繁

为什么要分为Eden和Survivor?为什么要设置两个Survivor区？

如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC，存活的对象就会被送到老年代。老年代很快被 填满，触发Major GC.老年代的内存空间远大于新生代，进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC 长得多,所以需要分为Eden和Survivor

Survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代

设置两个Survivor区最大的好处就是解决了碎片化，刚刚新建的对象在Eden中，经历一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到第一块survivor space S0，Eden被清空；等Eden区再满 了，就再触发一次Minor GC，Eden和S0中的存活对象又会被复制送入第二块survivor space S1（这个过程非常重要，因为这种复制算法保证了S1中来自S0和Eden两部分的存活对象占用连续 的内存空间，避免了碎片化的发生）

Minor GC ，Full GC 触发条件

Minor GC触发条件：

• 当Eden区满时，触发Minor GC

Full GC触发条件：

• （1）调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行
• （2）老年代空间不足
• （3）方法区空间不足
• （4）通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
• （5）由Eden区、From Space区向To Space区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小

直接内存（Direct Memory）

直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域； 但是既然是内存，肯定还是受本机总内存（包括RAM以及SWAP区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制

在JDK1.4 中新加入了NIO(New Input/Output)类，引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区（Buffer）的I/O 方式，它可以使用native 函数库直接分配堆外内存，然后通脱一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作；这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native（本地）堆中来回复制数据

直接内存与堆内存的区别

直接内存申请空间耗费很高的性能，堆内存申请空间耗费比较低

直接内存的IO读写的性能要优于堆内存，在多次读写操作的情况相差非常明显

代码示例：（报错修改time 值）

package com.lijie;

import java.nio.ByteBuffer;

/**
 * 直接内存 与 堆内存的比较
 */
public class ByteBufferCompare {

    public static void main(String[] args) {
        allocateCompare();   //分配比较
        operateCompare();    //读写比较
    }

    /**
     * 直接内存 和 堆内存的 分配空间比较
     */
    public static void allocateCompare() {
        int time = 10000000;    //操作次数
        long st = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < time; i++) {

            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(2);      //非直接内存分配申请
        }
        long et = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("在进行" + time + "次分配操作时，堆内存：分配耗时:" + (et - st) + "ms");
        long st_heap = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < time; i++) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(2); //直接内存分配申请
        }
        long et_direct = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("在进行" + time + "次分配操作时，直接内存：分配耗时:" + (et_direct - st_heap) + "ms");
    }

    /**
     * 直接内存 和 堆内存的 读写性能比较
     */
    public static void operateCompare() {
        //如果报错修改这里，把数字改小一点
        int time = 1000000000;
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(2 * time);
        long st = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < time; i++) {
            buffer.putChar('a');
        }
        buffer.flip();
        for (int i = 0; i < time; i++) {
            buffer.getChar();
        }
        long et = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("在进行" + time + "次读写操作时，堆内存：读写耗时：" + (et - st) + "ms");
        ByteBuffer buffer_d = ByteBuffer.allocateDirect(2 * time);
        long st_direct = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < time; i++) {
            buffer_d.putChar('a');
        }
        buffer_d.flip();
        for (int i = 0; i < time; i++) {
            buffer_d.getChar();
        }
        long et_direct = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("在进行" + time + "次读写操作时，直接内存：读写耗时:" + (et_direct - st_direct) + "ms");
    }
}

测试结果：

在进行10000000次分配操作时，堆内存：分配耗时:98ms
在进行10000000次分配操作时，直接内存：分配耗时:8895ms
在进行1000000000次读写操作时，堆内存：读写耗时：5666ms
在进行1000000000次读写操作时，直接内存：读写耗时:884ms

JVM字节码执行引擎； 虚拟机核心的组件就是执行引擎，它负责执行虚拟机的字节码，一般户先进行编译成机器码后执行

“虚拟机”是一个相对于“物理机”的概念； 虚拟机的字节码是不能直接在物理机上运行的，需要JVM字节码执行引擎编译成机器码后才可在物理机上执行

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垃圾收集系统

程序在运行过程中，会产生大量的内存垃圾（一些没有引用指向的内存对象都属于内存垃圾，因为这些对象已经无法访问，程序用不了它们了，对程序而言它们已经死亡），为了确保程序运行时的性能，java虚拟机在程序运行的过程中不断地进行自动的垃圾回收（GC）

垃圾收集系统是Java的核心，也是不可少的，Java有一套自己进行垃圾清理的机制，开发人员无需手工清理

为什么要学习JVM

为什么要学习Jvm？学习Jvm可以干什么？

首先先想： 为什么Java可以霸占企业级开发那么多年？

因为： 内存管理

我们在java开发中何时考虑过内存管理 不像c和c++还要考虑什么时候释放资源 我们java只需要考虑业务实现就行了

那就有些人可能又会要说了，Jvm都做完了这些操作，为什么我们还要学习，学习个屁啊

假如：内存出现问题了，出现了内存溢出 ，内存泄漏问题怎么办

这就好像一个人一样，我一般情况吃什么从来不用考虑进入了身体那一个部位，可是总有一天，假如吃了不该吃的也是要进医院的

今天关于 JVM 的问题就说到这里

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技术是无止境的，你需要对自己提交的每一行代码、使用的每一个工具负责，不断挖掘其底层原理，才能使自己的技术升华到更高的层面

Android 架构师之路还很漫长，与君共勉

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