【Java EE初阶 --- 网络原理】JVM

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前言

JVM(Java Virtural Machine) ，简称Java虚拟机：指通过软件模拟的具有完整硬件功能的、运行在一个完全隔离的环境中的完整计算机系统。它是Java运行的基础，也是实现”一次编译，到处运行“的关键。

JVM内存区域划分

真实的操作系统中，对进程的地址空间进行了区分设计，JVM仿照操作系统的情况，也要进行分区设计。

JVM核心区域有四个

程序计数器

作用：用来记录当前线程执行的行号
只占一块很小的内存空间，可以看作是当前指令执行到的地址

元数据区

指作用：保存当前类加载好的数据
Java代码想要运行就需要把 .java文件转化成 .calss字节码文件，再加载到内存中（内加载）。而元数据区就是用来存放这些数据的区域

栈

指作用：保存方法的调用关系
每次调用方法时，就会进入方法内部执行，方法执行完毕，返回调用位置，继续向后执行。

堆

指作用：程序中创建的所有对象都保存在堆中
Test t = new Test();
指如果 t 是一个局部变量，t 就在栈上
如果 t 是一个成员变量，t 就在堆上
如果 t 是一个静态成员变量，t 就在元数据区上

堆是JVM中最大的空间区域

JVM类加载

Java中默认提供了三种加载器：BootstrapClassLoader(Java标准库的目录)、ExtensionClassLoader(Java扩展库的目录)、ApplicationClassLoader(Java的第三方库)

类加载的步骤

1. 加载：找到.class文件，根据包名+类名（java.lang.String）打开文件，读取文件内容到内存中
2. 验证：解析，校验.class文件读到的内容，根据格式判断是否合法，并把内容转化成结构化数据
3. 准备：给类对象申请内存空间
4. 解析：针对字符串常量，进行初始化。就是把.class文件中解析出来的字符串常量放到元数据区中
5. 初始化：针对类对象进行最终的初始化；堆类对象的各种属性进行填充，如果这个类有父类且父类还没有加载，此环节触发父类加载

双亲委派模型

更准确的是父亲委派模型，描述了类加载中，根据全限定名找到.class文件的过程

约定优先级，先从Bootstrap开始找

垃圾回收（GC）

Java中释放内存的手段，还记得在C语言中，申请内存malloc，最后一定要手动释放free，否则会内存泄漏。Java觉得手动释放太麻烦，引入垃圾回收，进行自动释放。
找到垃圾（什么是垃圾？）
1. 引用计数（PHP/Python）

在Java中要想使用某个对象，就会自动触发引用计数的修改，如果引用计数为0，就说明没有引用指向这个对象，这个对象就是垃圾。 但是这种方法导致内存消耗更大
2. 可达性分析(Java)

引用计数空间开销很大，而可达性分析用时间换空间：
首先用某些特定的对象作为起点，这些对象可以是栈上的局部变量、常量池引用指向的对象、静态成员等等，接下来去尽可能的遍历每个对象，能访问到的对象标记为“可达”，当所有的对象遍历完后，未被标记的对象就是“不可达”的，这些对象就是垃圾。

清除垃圾

1. 把垃圾对象的内存直接进行释放，但是会产生内存碎片的问题
   
2. 复制算法：把内存空间一分为二，使用内存空间时只使用其中一个；把不是垃圾的对象拷贝到另一侧，然后释放掉之前使用的那一半空间。缺点是浪费空间，复制成本会很高。
3. 标记整理：可达性分析标记出了不是垃圾的对象，把这些对象“搬运”到未被标记的空间。当然，内存开销也很大

分代回收

“代”指对象的“年龄”，某对象经过一轮GC(垃圾回收)可达性分析后，判断不是垃圾，此时对象年龄就+1。
一般情况：年龄越大，保留的可能性越大，年龄越小，保留的可能性越小

结合两种回收方法，复制算法的内存开销可控；标记整理的“搬运”负担也可以接受

完结

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