浅聊JVM–基础版

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一、来源


jvm共有三种

  • Sun公司: HotSpot使用最多
  • BEA:JRockit
  • IBM:J9VM

​ 今天我们主要了解的是Sun公司的HotSpot(关于HotSpot的爱恨情仇这里就不做过多解释了。)我们以前测试jdk是否安装成功,java的环境变量是否配置成功会使用java -version命令来检查。有一个细节大家可以看一下,cmd输入java -version回车后,可以查看jvm。上图

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​ 大家可以看到,我们目前使用大都是Sun公司的产品。那么jvm处于什么位置呢?其实jvm是在操作系统之上,和硬件并无直接联系。

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面试题:jvm、jdk、jre的区别?

二、概述


​ JVM是Java Virtual Machine的缩写,通俗来说也就是运行Java代码的容器。当项目启动时,会根据jvm相关配置参数,在计算机的内存中开启一片空间用于运行jvm,之后Java相关代码就会被加载进jvm中运行。那么为什么Java代码可以实现“一次编译,到处运行”的机制应该就与jvm有关了吧。

Java作为一种高级语言,要让计算机执行Java程序,也得需要经过编码-->编译-->运行步骤。但是Java编译程序并不能将Java源代码直接编译为计算机能识别的0/1指令,而是编译为字节码文件(.class)这时候就需要jvm将字节码文件翻译为与平台有关的0/1指令。所以有了jvm,Java程序就达到了“一次编译到处运行”的目的。所以其跨平台好的根本原因就是因为jvm的存在。

​ 它的内存空间包括方法区、堆、方法栈、本地方法栈、PC寄存器。(以上5块又成为运行时数据区)。我们刚才也提到,Java源代码经过Java编译程序。能够产生相应的.class文件,也就是字节码文件。字节码文件经过jvm中的解释器,再次编译成特定机器上的机器码指令。上图:
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关于类加载器是如何工作的,大家可以参考文章:

[Java 类加载和类加载器 - 掘金 (juejin.cn)](https://juejin.cn/post/7226665757882236986)

面试题:什么是双亲委派原则?

面试题:JNI(Java Native Interface)Java本地方法接口中Native关键字的作用?

我们今天主要浅聊一下PC寄存器、方法区、栈、堆

三、PC寄存器


​ 程序计数器(Program Count Register):每个线程都有一个程序计数器,它是线程私有,是用来存储指向下一条指令的地址,也就是即将来执行的指令代码。在执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间。(关于程序计数器更多的细节或者是在循环、判断等条件下PC是如何跳转的,大家可以参考《计算机组成原理》类资料了解更多底层原理。)

四、方法区


​ 方法区(Method Area):只是 JVM 规范中定义的一个概念,用于存储被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。具体放在哪里,不同的实现可以放在不同的地方。HotSpot VM把 GC 分代收集扩展至方法区,即使用 Java 堆的永久代来实现方法区。(关于什么是永久代,请向下看)

面试题:一张白纸,画出对象实例化过程的内存图?

五、栈


​ 栈(Stack):里面放的是8大基本数据类型+对象引用+实例的方法。栈内存里,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,栈内存结束,程序也就结束了。

​ 我们都知道在Java中,程序员不需要显示的去释放一个对象的内存的,而是由虚拟机自行回收垃圾,那么垃圾回收的过程不会涉及到栈(也就是说栈不存在垃圾回收的情况)

栈基于后进先出的特性,当执行完成后,会被弹出栈。

为什么main()是先执行,最后结束?(因为一开始是main()方法最先入栈,最后弹出,结束执行)

栈溢出的问题(StackOverflow)

看下一面一段程序:
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jvm中的栈为:

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六、堆


​ 堆:(Heap)运行时数据区,是被线程共享的一块内存区域,创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中,也是垃圾收集器进行 垃圾收集的最重要的内存区域。堆内存细分为3个区域:

  • 新生区(伊甸园去)--->Young/New(Eden Space)
  • 养老区(Old)
  • 永久区(Perm)

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新生区又可以分为伊甸园区(Eden Space)、幸存0区、幸存1区,(幸存0区又可以称为SurvivorFrom区、幸存1区可以称为SurvivorTo区。From区和To区是可以来回动态交换的,具体什么原因,大家可以查阅资料)

伊甸园区:所有的对象都是在伊甸园区new出来的。

幸存者(0、1)区:在伊甸园区里经过一次轻GC后活下来的进入幸存(0、1)区,被清理掉的就死亡掉。(关于GC是如何进行垃圾回收的,大家可以自行查阅资料,这里只是简单了解)

养老区:在经过多次的轻GC处理后,幸存(0,1)区也都满了,会触发重GC来进行清理伊甸园区和幸存(0,1)区,那么进入养老区的就是重GC也未杀死的。若养老区也满了,就相当于内存已满,报OOM错误(java.lang.OutOfMemoryError:Java heap sapce)

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听闻:99%的对象都是临时对象,能进入养老区的不多,所以OOM的错误也很少见。

面试题:工作中,遇到OOM了,你是怎么排查的?

1、尝试扩大堆内存空间,如果还满,可能有垃圾代码存在

2、分析内存,使用专业工具看哪里出了问题

[面试官:工作中遇到过 OOM 吗?你是怎么排查的? - 知乎 (zhihu.com)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/165981061)

扩大内存空间参数:

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(具体的参数设置大家自己查阅)

例如:
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永久区:这个区域常驻内存,用来存放JDK自身携带的Class对象,Interface元数据,存储的是java运行时的一些环境或类信息,该区域不存在垃圾回收GC。关闭虚拟机就会释放这个内存。

关于永久区的更新换代:

jdk1.6之前:永久代,常量池在方法区

jdk1.7:永久代,但是慢慢退化了(去永久代)常量池在堆中

jdk1.8之后:无永久代,常量池在元空间
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方法区又称非堆,本质还是堆,只是为了区分概念。

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OK,结束!!!

资料参考:

狂神说Java

JVM入门笔记

原文链接:https://www.cnblogs.com/kuangsun125/p/17379715.html

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