虚拟机JVM

虚拟机

1、定义

jvm 假想计算机运行在操作系统之上和硬件之间没有直接交互
包括一套字节码指令、寄存器、栈、垃圾回收、堆一个存储方法域
jvm:承担一个翻译工作，动态的将java代码编译成操作系统可以识别的机器码。
从软件层面屏蔽了不同操作系统在底层硬件与指令上的区别
jre:java 运行时环境提供类库

类加载机制：7步


加载-验证-准备-解析-初始化-使用-卸载
加载：通过全限定类名来获取定义此类的二进制字节流/将字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
验证：验证文件等格式
准备：变量字符开辟空间
解析：解析引用关系
初始化：赋值
启动类加载器 bootstrap ClassLoader c++ lib包 虚拟机能够识别的类库
扩展类加载器 exe lib/ext 能够被java使用
应用类加载器 appcation classpath 用户类路径 应用 的三方类库
不是继承关系 组合关系
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/3d313949db56488da7a97e445022e019.png)运行时数据区
执行引擎
2、java代码执行：

javac编译为.class文件
classLoader装载class
解释执行编译执行class文件

3、内存管理

3.1结构
共享：
堆：创建的对象和数组都保存在堆内存中采用分代收集算法
方法区：永久代，用于存储被jvm加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。
私有：栈、本地方法栈、程序计数器
栈：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（用来存储数据和部分过程结果的数据结构），用来存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息，
每一个方法从调用直至执行完成的过程，就应对着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
在这里插入图片描述
运行时数据区

栈：

filo:first in last out
和方法调用相关
反汇编 javap -c math.class
局部变量表 istore_1 赋值
操作数栈 :iconst_1，iload(加载值)，bipush(操作结果压栈)
动态链接：符号引用方法区和栈之间（方法名称、类名都是一些符号）
方法出口：栈帧和栈帧之间方法执行完回到主方法的栈位置
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程序计数器

`私有，记录程序运行行数位置，因为java是多线程运行，可能当前线程运行一半，过来一个比当前线优先执行的线程，这样当前线程挂起，执行另一个线程，执行完后继续从当前虔诚的位置执行当前线程。字节码执行器动态修改
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堆

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调优工具
jmap jstack arthas(*阿里巴巴)
stw:为了防止对象变量从垃圾和非垃圾之间来回切换
动态年龄判断机制：如果对象大小大于s区百分之50，直接挪到老年代
内存比值
3.2内存分配 new Object
首选TLAB:（Thread Local Allocation Buffer）线程本地分配缓冲区

https://zhuanlan.zhihu.com/p/393972460
堆上分配（可能存在多线程安全问题）
new Object() 在堆内存中开辟一块内存空间，多线程并发在堆中开辟空间存在安全问题，但
加锁又会影响性能
所以就引出了 TLAB
new 对象会在堆中的eden区进行分配，分配结束后会进行一次yong gc ，如果对象没有被回收，存活年龄加1，达到15次，才会晋升到老年代，TLAB在eden区分配出私有的TLAB,并发创建也就不需要加锁了，如果分配的TLAB被用完，就会在公用的Eden区分配内存空间，所以堆区严格上说并不是线程共享。

栈上分配
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垃圾回收

1、如何区分垃圾
引用计数法
可达性分析法：将gc roots对象作为起点，向下搜索引用的对象，找到的都标记为非垃圾对象
gcRoots 根节点：线程的本地变量、静态变量、本地方法栈的变量等
2、回收算法
1、标记清除法碎片化严重
2、复制算法解决碎片化但效率低
3、标记整理算法标记好不清楚将存活的对象移动到内存的一端然后清除端边界外的对象
4、常用的分代收集算法
核心思想：根据对象存活的不同生命周期将内存划分为不同的域
一般情况下将 GC 堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young
Generation)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收，新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同区域选择不同的算法
新生代：复制算法
老年代：标记复制算法
方法区的永生区存储class类、常量方法主要回收废弃的常量无用的类
5、分区收集算法
分为连续的不同小区间每个小区间独立使用独立回收

垃圾回收器

1、Serial 连续垃圾回收器（单线程、复制算法）
他工作其余的工作线程暂停效率高，所以仍然是java虚拟机运行在client模式下默认的新生代垃圾回收器
2、ParNew 垃圾回收器（Serial+多线程复制算法）
也需要暂停所有工作线程
ParNew垃圾收集器是很多 java虚拟机运行在 Server 模式下新生代的默认垃圾收集器
3、Parallel Scavenge 收集器（多线程复制算法、高效）
平行清除
它重点关注的是程序达到一个可控制的吞吐量（Thoughput，CPU 用于运行用户代码
的时间/CPU 总消耗时间，即吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)），高吞吐量可以最高效率地利用 CPU 时间，尽快地完成程序的运算任务，主要适用于在后台运算而不需要太多交互的任务。自适应调节策略也是 ParallelScavenge 收集器与 ParNew 收集器的一个重要区别
4、Serial Old 单线程标记整理算法
是serial 老年代版本使用标记整理算法默认老年代client的收集器
在 Server 模式下，主要有两个用途：

在 JDK1.5 之前版本中与新生代的 Parallel Scavenge 收集器搭配使用。
作为年老代中使用 CMS 收集器的后备垃圾收集方案。
5、parallel Old收集器多线程标记标记整理算法
是parallel Scavenge 的老年代版本 1.6之后提供的
两者搭配保障吞吐量
6、CMS 收集器多线程标记清除算法
Concurrent mark sweep 老年代垃圾收集器
7、G1收集器多线程标记整理算法