JVM的垃圾回收

JVM简介

JVM 是 Java Virtual Machine 的简称，意为 Java虚拟机。
虚拟机:是指通过软件模拟的具有完整硬件功能、运行在一个完全隔离的环境中完整计算机系统

1.JVM的内存区域划分
jvm是一个java进程每一个java进程就是一个jvm实例
一个进程运行过程中就要从操作系统这里申请到一些内存资源 jvm也是如此所以用一块内存供java代码执行时使用 jvm把这一块内存有划分几个区域作为不同的用途
在这里插入图片描述
栈里面方法的调用关系局部变量(使用的是递归调用)
栈空间和程序计数器是每一个线程各有一份
每个线程都是一个独立的执行逻辑就能得到单独记录执行到哪里

下面有一段代码

class Test{public int n = 20;public static int a = 10;
}
public static void main(){Test t = new Test();
}

n是普通的成员变量就是包含在new对象内部堆上的
a是一个静态成员变量是包含在类对象中方法区的
t是一个局部变量(引用类型) 栈上
这里栈上的t保存了堆上new Test()的内存地址

2.JVM类加载机制
把类从硬盘加载到内存中 java程序最开始就是写一个java文件编译成.class文件(字节码) 运行java程序JVM就会读取class文件把文件内容放到内存中并构成class对象

简单描述下类加载

加载找到class文件打开文件读取文件内容并尝试解析格式
在java代码就是直接使用类
验证检查当前.class文件格式是否符合要求
，这一阶段的目的是确保Class文件的字节流中包含的信息符合《Java虚拟机
规范》的全部约束要求，保证这些信息被当作代码运行后不会危害虚拟机自身的安全。
准备给类对象分配内存
最终目的是构造出完整的类对象分配内存+初始化
分配出来的内存空间内容就是权威0的值(此时此刻类对象上static成员也就是都是0)
解析主要是初始化类对象中涉及到的一些字符串常量
初始化对类对象进行更具体的初始化操作初始化静态成员执行静态代码块加载父类

双亲委派模型(描述类加载过程中如何找到.class文件)
JVM加载.class文件的时候需要用到"类加载器"模块
JVM中自带了三个类加载器
Bootstrap ClassLoader 负责加载标准库中的类
Extension ClassLoader 负责加载JVM扩展的库
Application ClassLoader 负责加载第三方库(mysql jdbc driver servlet jackson 等)

从Application ClassLoader开始
不会立即就搜索第三方库的目录而是先把加载任务委派给父亲让父亲先尝试加载
到了Extension ClassLoader
也不会立即搜索扩展库的目录而是继续把任务派给父亲让父亲先尝试加载
3)再到Booststrap ClassLoader
同样不会立即搜寻标准库但是Bootstrap ClassLoadr没有父亲了就只能自己搜索如果没找到这个类就会交给孩子完成 -> Extension ClassLoader
任务回到Extension ClassLoader
如果找到了这个类就进行后续加载
如果没找到这个类就会交给孩子完成
5)任务回到Application ClassLoader
如果找到了类就进行后续加载
如果没找到就会抛出一个异常

双亲委派模型工作就是找.class文件每个类加载器都有自己的"父亲"

一个类什么时候才会被加载?
类的加载使用的是懒汉模式用到了才加载
分为以下三种情况

构造类的实例
使用了类的静态方法/静态属性
子类的加载会触发父类
类加载之后后续就不用加载了

类卸载类的卸载
一般来说类卸载是属于特殊情况
类加载之后就不会考虑卸载一直保持到程序运行结束
但有时我们服务器需要打热补丁需要卸载操作

3.JVM的垃圾回收机制(GC)
java的垃圾回收机制会自动判定某个内存是否会继续使用(如果不会就会把内存当初垃圾自动把垃圾释放掉)

垃圾回收对于java来说回收的是对象而不是字节(GC不是判定某个字节是不是垃圾而是判定对象是不是垃圾进一步去进行回收的)

JVM中有几个内存区域 GC回收是回收的是那里的对象?
JVM的内存区域有栈堆方法区栈空间不需要GC回收栈里面包含很多"栈帧"每一个栈帧对应一个方法该方法执行结束此时这个栈帧就销毁了然后在栈上的局部变量就自然销毁了

程序计数器同理线程销毁也自然跟着销毁

方法区类对象很少会涉及对象的卸载

所以堆 GC的主要战场

Java垃圾回收分两步

判定对象是否是"垃圾"
如果一个对象在后续代码中不再被使用就可以看作是垃圾了一个对象如果没有任何引用指用它就可以认为是垃圾(Java中要使用一个对象只有一种途径就是先创一个引用指向它然后通过引用访问对象的属性/方法)
例如:

public void test(){T t = new T();t.function();
}
test();

t是一个局部变量此时 test方法执行完毕之后 t 就自然销毁此时 new T() 对象就没有引用了此时这个对象就是垃圾

判定对象是否是垃圾就是看这个对象是否有引用指向它那么如何看对象是否有引用指向它呢?

思路一: 引用计数
给这个对象里面安排一个计数器每次有引用指向它就把计数器加一每次引用被销毁计数器减一当计数器为0 的时候就说明这个对象是垃圾了
例如:

class Test{int m;int n;
}
Test a = new Test();
Test b = a;
Test c = b;

对象中会专门留一个空间来存储引用的个数
在这里插入图片描述

此处a这个引用指向Test
b指向引用a
c指向引用b
然后Test的就被引用了三次所以计数器加三
在这里插入图片描述
然后我们将
a = null;
此时引用减少一次计数器减一

当剩下两个引用都置为null时这个对象就是垃圾了

这就是引用计数方案但存在两个明显的缺陷

空间利用率比较低浪费更多的内存空间
如果给引用计数分配了2各字节对象本体才4各字节引用计数就浪费了50%的空间代码中都是小对象并且数量多时浪费就很明显了
可能存在循环引用的问题且对象不能被正确识别为垃圾
例如:

class Test{public Test t;
}
//第一步
Test a = new Test();
Test b = new Test();
//第二步
a.t = b;
b.t = a;
//第三步
a = null;
b = null;

第一步时
在这里插入图片描述

第二步时
在这里插入图片描述
第三步时

此时这两个对象计算器不为0 不能被当作垃圾于此同时想要使用对象1 就要访问对象2 想使用对象2就要访问道对象1 谁都用不了谁有无法释放和死锁非常相似

方案二: 可达性分析 (这是java中实际采取的方式)
JVM 首先会从现有代码中能直接访问到的引用出发尝试遍历所有能访问的对象只要对象能访问到就会标记成可达完成所有遍历之后不能访问到的对象就是不可达就相当于垃圾了

gc root(从那些对象开始出发扫描?)

栈上的局部变量
常量池的引用
方法区中的静态成员

例如:

在这里插入图片描述
这样一颗二叉树结构
root = a
root.left = b
root.left.left = d
以此类推可以通过a进行访问到后续任何一个节点
如果此时令root.left.left = null 此时d就会空无法通过root遍历d就是不可达得了 此时d引用的对象就会被垃圾回收