【JVM】Java虚拟机

本文主要介绍了JVM的内存区域划分,类加载机制以及垃圾回收机制.

其实JVM的初心,就是让java程序员不需要去了解JVM的细节,它把很多工作内部封装好了.但是学习JVM的内部原理有利于我们深入理解学习Java.

1.JVM的内存区域划分

JVM其实是一个java进程 ; 每个java进程,就是一个jvm的实例

JVM的内存区域划分

堆	放new的对象
方法区(元数据区)	放类对象,类(.class文件),方法内容,static成员
栈	放方法的调用关系 , 局部变量

注意:

栈空间和程序计数器,是每个线程有一份.(每个线程都有一个独立的执行逻辑)

面试题:给一段代码,问某个变量在哪个内存区域中

2.JVM类加载机制

类加载:Java程序最开始写的是一个.java文件,编程成.class文件.运行java程序的时候,JVM会读取.class文件,把文件的内容放到内存中,并且构造成.class对象(类对象) . 也就是把类从硬盘文件中,加载到内存中.

类加载的大致过程

1.加载

找到.class文件,打开文件,读取文件内容,并且尝试解析格式

2.验证

检查当前的.class文件的格式是否符合要求.

3.准备

给类对象分配内存

最终的目的是构造出完成的类对象,分配存在+初始化

4.解析

主要是初始化类对象中涉及到的一些字符串常量

字符串常量在.class文件本身就已经存在,直接读到内存中.

此处是将字符串的符合引用(偏移位置)替换为直接引用/真实的内存地址的过程

5.初始化

对类对象进行更具体地初始化操作,初始化静态成员,执行静态代码块,加载父类.

双亲委派模型

描述了类加载过程中,如何找.class文件

JVM中加载.class文件,需要用到类加载器模块 . JVM中自带了三个类加载器 .

Bootstrap ClassLoader

负责加载标准库的类. Java有一个标准文档,描述了都要提供的类

Extension ClassLoader

负责加载JVM扩展的库. 除了标准库之外,实现JVM的厂商,还会再添加一些类

Application ClassLoader

负责加载第三方库. 比如mysql jdbc driver / servlet / jackson

关系

第一个是第二个的父亲

第二个是第三个的父亲

此处的父子不是子类继承父类.而是对象里有一个parent引用指向父类加载器实例.

流程:

1.从Application ClassLoader开始

不会立即搜索第三方库的目录,而是先把加载任务委派给父亲,让父亲尝试加载

2.到了Extension ClassLoader

也不会立即就搜索到扩展库的目录,也是把加载任务委派给父亲.也让父亲先尝试加载

3.到了Bootstrap ClassLoader

也不会立即标准库,而是也想把任务委派给父亲,但是bootstrap ClassLoader没有父亲,就只能自己动手搜索类了.

目的:明确优先级.

标准库的类最优先加载 - >扩展库其次 -> 第三方库最低.

比如:

标准库中有一个java.lang.String , 自己写的代码中也有一个java.lang.String

JVM始终都是先加载标准库,而不会加载自己写的类, 避免程序员的代码,对标准库的代码产生负面影响.

一个类,什么时候会被加载

懒汉模式 ---- 用到才加载.

1.构造类的实例

2.使用了类的静态方法/静态属性

3.子类的加载会触发父类

类加载之后,后续使用就不必加载了.

类卸载

把对象干掉

一般情况下,不会考虑卸载,一直会保持到程序运行结束

热补丁(重启服务器)

有时候代码有bug,正常操作是修改代码,重新编译,新版本替带旧版本,重启服务器

冷不丁(不用重启服务器)

有些情况,不方便重启,就可以打补丁,通过一些方法把旧版本的类给卸载掉,直接用加载好的新的类替换,不重启服务器,也可以更新代码 .

3.垃圾回收 GC

C语言通过malloc申请的内存需要程序员手动释放,这当然是非常不靠谱的做法.而Java引入垃圾回收机制,可以自动的判定某个内存是否会继续使用;如果不会,就会把这个内存当成垃圾,自己把垃圾释放掉.再Java的影响下,后续的python/Go/PHP/Ruby大部分语言都采取了垃圾回收方式来释放内存.

而c++由于希望和C兼容还有对性能的追求,并没有引入垃圾回收机制.

引入GC机制就会引入额外的系统开销,并且还会可能影响程序效率.

可幸的是,Java中的GC已经优化多年,对于效率的影响已经越来越小了.