JVM基础学习

JVM分为两个子系统,两个组件

一个子系统是Class loader类装载系统，另一个子系统是Execution Engine执行引擎

一个组件是Runtime data area 运行时数据区，Native Interface 本地接口

Class loader：根据给定的全限定类名来装载class文件到运行时数据区的方法区

执行引擎执行classses中的指令

本地接口，用来和其他语言交互，Android的JNI

运行时数据区：就是JVM的内存

作用：通过编译器将java文件转成字节码，ClassLoader将字节码加载到内存（运行时数据区），字节码是JVM的一套指令集规范，不能直接给底层操作系统执行，需要经过执行引擎将字节码翻译成底层系统指令，再交给CPU去执行，这个过程需要调用本地接口来实现

编写的java源码.java文件，通过javac转成字节码.class文件，classLoader将这些.class文件加载到JVM内存，就是运行时数据区，classLoader将.class文件的二进制数据加载到jvm内存的方法区，然后在堆区创建对应的类对象，用来封装类在方法区的数据结构。

JVM内存，就是只JVM的运行时数据区此区域包含：

线程数据共享区：方法区，堆区

线程数隔离区：虚拟机栈，方法栈，程序计数器

1. 程序计数器：当前程序所执行的字节码行号指示器，字节码解析的工作就是通过改变计数器的值，一行一行的解析字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理，线程恢复等基础功能都依赖这个计数器

2. 虚拟机栈：存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口

3. 本地方法：与虚拟机栈作用一样，只是为了调用native方法服务

4. 堆区：jvm内存中最大的一块，被所有线程共享，几乎所有对象的实例都在这里分配内存

5. 方法区：用来存储已经被加载到JVM内存的类信息，常量，静态变量，即时编译后的数据

浅拷贝：内存地址是同一个，增加一个指针指向此内存地址

深拷贝：增加一个指针且申请一个新的内存地址，指针指向的是新的内存地址

浅复制：复制被指向的内存地址，如果原地址发生变化，浅复制出来的对象也会发生变化

深复制：在计算机中开辟一块新的内存地址用来存放复制的对象

堆栈区别：

物理地址：

堆的物理地址是不连续的，栈的物理地址是连续的，栈使用的是数据结构中的栈，先进后出原则，性能更快

内存分别：

堆的地址是不连续的，分配内存是在运行时确认，大小不固定，堆一般远大于栈

栈是连续的，分配内存是在编译期间，大小固定

存放的内容：

堆存放的是对象的实例和数组，更关注数据的存储

栈存放：局部变量，操作数栈，返回结果，更关注方法的执行

静态变量放在方法区，也就是线程共享，静态对象放在堆区，也是线程共享

程序可见度：

堆不仅线程共享，整个程序也共享

栈只对线程共享，是线程私有，声明周期和线程相同

队列和栈

这里讲的是数据存储，也就是数据结构中

1. 叫法不同，栈是进栈出栈，队列是入队，出队

2. 队列是插入在队尾，取数据在队头，栈是存取数据都在栈头，也就是队列是先进先出，栈是先进后出

对象内存分配

分配内存时并发

内存泄漏

长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用可能引发内存泄漏，短生命周期对象已经不需要了，但是因为长生命周期对象持有对他的引用，导致不能被回收

java回收机制：

在java中不需要显式的去释放一个对象的内存，由JVM执行，有一个垃圾回收线程，低优先级，在JVM空闲和堆内存不足时，触发执行，回收那些没有被引用的实例对象，添加到回收集合中，进行回收

GC：

当创建对象时，GC开始监控对象的地址、引用和大小，GC确定一些对象不可达（可达性算法）时，会回收这些对象的内存空间，调用system.gc()通知gc运行，但不一定立马回收

引用类型

强引用：gc也不会回收

软引用：有用但不是必须存在的对象，在内存溢出之前会被回收

弱引用：有用但不是必须存在的对象，在下一次GC时会被回收

虚引用：不能通过虚引用获取对象，要通过PhantomReference实现虚引用，用途是在gc时会返回一个通知

判断对象是否可以被回收：

1. 引用计数器，每个对象都有一个引用计数器，被引用一次+1，当前引用被释放就-1，当引用计数器=0时，可以回收，不能解决循环引用

2. 可达性算法，从gc roots向下检索，搜索走过的路径称为引用链，当对象对应gc roots引用链上没有任何引用时，可以回收

jvm回收算法：

1. 标记-清除法：标记无用对象，进行清除---效率不高，无法清除垃圾碎片

2. 复制算法：按照容量一分为二，当一份用完时，将或者的对象复制到另一份，把已使用的内存情理

3. 标记-整理：标记无用对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界意外的内存

4. 分代算法，根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般是新生代和老年代，新生代使用复制算法，老年代使用标记整理算法

类加载器：

1. 启动类加载器 BootStrap ClassLoader 加载java核心类库，无法被java程序直接使用

2. 扩展类加载器 extensions class loader 加载java扩展库

3. 系统类加载器 system class loader 根据java应用的类路径加载类

4. 用户自定义类加载器，继承ClassLoader类实现

类加载的过程：

1. 加载，根据查找路径查找相应的class文件导入JVM的运行时区域

2. 验证：检查加载的class文件的正确性

3. 准备：给类中的静态变量分配内存

4. 解析：jvm将常量池中的符号引用替换成直接应用的过程，变量类似变成对象类型

5. 初始化：对静态变量和静态代码块进行初始化

6. 使用、

7. 卸载

类的加载：

将类的.class文件中的二进制数据读入到内存（运行时数据区）中，将数据放在方法区中，然后在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装在方法区内的数据结构

双亲委派：任何一个类加载器收到了加载类的请求，不会自己直接加载类，而是将这个请求交给父类，如果父类能加载，就由父类加载，如果父类加载器不能加载，反馈给子类，由子类加载器加载这个类。每一层的类加载器都是这样，所以所有的加载请求都会被传递到定层的bootstrap classloader中，只有他不能加载时，才反馈给子类加载

使用Profiler和Heap dump来查看java堆空间，检查对象内存，和内存泄漏

ClassLoader源码

自定义类加载器

1. 继承ClassLoader

2. 重写findClass方法

3. 重要的是二进制数据的解析

4. 不要重写loadClass方法，破坏双亲委托