JVM较深入解析（一）

一、JVM基础知识

Java体系结构：Java程序设计语言、Java class文件格式、Java虚拟机、Java应用编程接口(API)。这四者的关系：把Java写的源代码编译成Java class文件，然后在Java虚拟

机中运行，编写程序时通过调用实现了Java API的类的方法来访问系统资源。Java虚拟机和Java API共同组成一个“平台”。

JVM主要任务是装载class文件并执行其中的字节码，JVM通过类加载器来从程序和Java API中装载class文件，Java API中只有在程序执行时需要的那些类才会被装载。

Java有两种方法：Java方法和本地方法。前者由Java语言编写，编译成字节码，存储在class文件中；后者由其他语言（如C++、C）编写，编译成和处理器相关的机器码，保存在

动态链接库中，格式是各个平台专有的。运行中的Java程序调用本地方法时，JVM装载包含这个本地方法的动态库，并调用这个方法。本地方法是联系Java程序和底层主机操作系

统的连接方法。

JVM：Java Virtual Machine（Java虚拟机），负责执行符合规范的Class文件；

JRE： Java Runtime Environment （java运行环境），包含JVM和类库；

JDK： Java  Development Kit（java开发工具包），包含JRE和开发工具包；

returnAddress类型会被Java虚拟机的jsr、ret和jsr_w指令所使用。returnAddress类型的值指向一条虚拟机指令的操作码。与前面介绍的那些数值类的原始类型不同，

returnAddress类型在Java语言之中并不存在相应的类型，也无法在程序运行期间更改returnAddress类型的值。

Java虚拟机不提供操作boolean类型的字节码指令，程序在编译后boolean类型都转化成了int操作。但是Java虚拟机支持boolean类型的数组的访问和修改，共用byte类型数组

的字节码指令。

Java虚拟机中，数据类型可以分为两类：基本类型和引用类型。基本类型的变量保存原始值，即：他代表的值就是数值本身；而引用类型的变量保存引用值。“引用值”代表了某个对象的引用，而不是对象本身，对象本身存放在这个引用值所表示的地址的位置。

基本类型包括：byte,short,int,long,char,float,double,Boolean,returnAddress

引用类型包括：类类型，接口类型和数组。

二、栈和堆

栈和堆是做什么的？

栈解决程序运行问题，即程序如何执行，或如何处理数据；堆解决数据存储问题，即数据怎么放、放哪。堆和栈中，栈是程序运行最根本的东西。程序运行可以没有堆，但是不能没有栈。而堆是为栈进行数据存储服务，说白了堆就是一块共享的内存。不过，正是因为堆和栈的分离的思想，才使得Java的垃圾回收成为可能。Main函数是栈的起点，也是程序的起点。

为什么要把栈和堆区分开？

1.栈代表了处理逻辑，堆代表了数据；2.这种处理方式使得堆中的内容可以被多个栈共享，（或者多个线程访问一个对象），是一种有效的数据交互方式，同时节省了空间；3. 栈因为运行时的需要，比如保存系统运行的上下文，需要进行地址段的划分。由于栈只能向上增长，因此就会限制住栈存储内容的能力。而堆不同，堆中的对象是可以根据需要动态增长的，因此栈和堆的拆分，使得动态增长成为可能，相应栈中只需记录堆中的一个地址即可；4. 面向对象是堆栈的完美结合，对象的属性就是数据，存放在堆中，对象的方法就是运行逻辑，存放在栈中。

栈和堆中分别存放什么？Java的传值和传引用分别指什么？

堆中存的是对象。栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用。一个对象的大小是不可估计的，或者说是可以动态变化的，但是在栈中，一个对象只对应了一个4btye的引用（堆栈分离的好处））。为什么不把基本类型放堆中呢？因为其占用的空间一般是1~8个字节——需要空间比较少，而且因为是基本类型，所以不会出现动态增长的情况——长度固定，因此栈中存储就够了，如果把他存在堆中是没有什么意义的，还会浪费空间。程序运行永远都是在栈中进行的，因而参数传递时，只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象本身。在运行栈中，基本类型和引用的处理是一样的，都是传值，所以，如果是传引用的方法调用，也同时可以理解为“传引用值”的传值调用，即引用的处理跟基本类型是完全一样的。但是当进入被调用方法时，被传递的这个引用的值，被程序解释（或者查找）到堆中的对象，这个时候才对应到真正的对象。如果此时进行修改，修改的是引用对应的对象，而不是引用本身，即：修改的是堆中的数据。所以这个修改是可以保持的了。

对象，从某种意义上说，是由基本类型组成的。可以把一个对象看作为一棵树，对象的属性如果还是对象，则还是一颗树（即非叶子节点），基本类型则为树的叶子节点。程序参数传递时，被传递的值本身都是不能进行修改的，但是，如果这个值是一个非叶子节点（即一个对象引用），则可以修改这个节点下面的所有内容。

Java对象的大小？

一个空Object对象的大小是8byte，这是大小是保存堆中一个没有任何属性的对象的大小。

Object obj = new Object();

这里它占用了12byte，其中4byte是栈中保存引用所需要的空间，8byte是堆中对象的大小。因为Java中的非基本类型的对象都需要继承Object，因此无论什么Object对象其大小都大于8byte。

Class NewObject {

   int count;

   boolean flag;

   Object ob;

}

其大小为：空对象（8byte）+ Int大小（4byte）+ Boolean大小（1byte）+ 对象引用大小（4byte）= 17byte；但是Java对对象内存分配都是8的整数倍，因此实际存储大小为24byte。同理，我们可以知道基本类型的包装类型的大小至少为16byte。

Java的引用类型有哪些？

对象引用分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。

强引用：一般声明对象是虚拟机生成的引用，强引用环境下，垃圾回收需要严格判断当前对象是否被强引用，如果被强引用，就不会被垃圾回收；

软引用：软引用一般被当做缓存来使用，与强引用的区别是，在垃圾回收时，JVM会根据当前系统的剩余内存来决定是否对软引用进行回收。如果剩余内存比较紧张，则JVM会回收软引用所引用的空间；反之，如果内存相对比较富余，则不会回收。也就是当JVM发生OutOfMemory时，肯定没有软引用的存在；

弱引用：也是被当做缓存来使用，但是，它在垃圾回收时是一定会被回收的，因此其生命周期只存在于一个垃圾回收周期内。