JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写。
虚拟机是一种抽象化的计算机,通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机有自己完善的硬体架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。
简单来说JVM是用来解析和运行Java程序的。
Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够“一次编译,到处运行”的原因。
三种JVM:
我们学习都是:HotSpot
jvm调优:99%都是在方法区和堆,大部分时间调堆。 JNI(java native interface)本地方法接口
作用:加载Class文件~ 如果new Student();(具体实例在堆里,引用变量名放栈里)
第一步:类加载器收到类加载的请求
第二步:将这个请求向上委托给父类加载器去完成 ,一直向上委托,直到启动类加载器(Boot)
第三步:启动类加载器检查是否能够加载当前和这个类 ,能加载就结束,使用当前的加载器,否则,抛出异常,通知子加载器进行加载。
第四步:重复 第三步 步骤。
null : java调用不到 ~C 、C++
Java = C++ : 去掉繁琐的东西,指针,内存管理。
Java = C+±-
参考:https://www.jianshu.com/p/1e4011617650
==概念:==当某个类加载器需要加载某个.class文件时,它首先把这个任务委托给他的上级类加载器,递归这个操作,如果上级的类加载器没有加载,自己才会去加载这个类。
==例子:==当一个Hello.class这样的文件要被加载时。不考虑我们自定义类加载器,首先会在AppClassLoader中检查是否加载过,如果有那就无需再加载了。如果没有,那么会拿到父加载器,然后调用父加载器的loadClass方法。父类中同理也会先检查自己是否已经加载过,如果没有再往上。注意这个类似递归的过程,直到到达Bootstrap classLoader之前,都是在检查是否加载过,并不会选择自己去加载。直到BootstrapClassLoader,已经没有父加载器了,这时候开始考虑自己是否能加载了,如果自己无法加载,会下沉到子加载器去加载,一直到最底层,如果没有任何加载器能加载,就会抛出ClassNotFoundException。
作用:
1、防止重复加载同一个.class。通过委托去向上面问一问,加载过了,就不用再加载一遍。保证数据安全。
2、保证核心.class不能被篡改。通过委托方式,不会去篡改核心.class,即使篡改也不会去加载,即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。
比如:如果有人想替换系统级别的类:String.java。篡改它的实现,在这种机制下这些系统的类已经被Bootstrap classLoader加载过了(为什么?因为当一个类需要加载的时候,最先去尝试加载的就是BootstrapClassLoader),所以其他类加载器并没有机会再去加载,从一定程度上防止了危险代码的植入。
总结:
字节码校验器(bytecode verifier):确保Java类文件.Class
遵循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验,比如核心类。
类装载器
(class loader):其中类装载器在3个方面对Java沙箱起作用
虚拟机为不同的类加载器载入的类提供不同的命名空间,命名空间由一系列唯一的名称组成,每一个被装载的类将有一个名字,这个命名空间是由Java虚拟机为每一个类装载器维护的,它们互相之间甚至不可见。
类装载器采用的机制是双亲委派模式。
存取控制器(access controller):存取控制器可以控制核心API对操作系统的存取权限,而这个控制的策略设定,可以由用户指定。
安全管理器(security manager):是核心API和操作系统之间的主要接口。实现权限控制,比存取控制器优先级高。
安全软件包(security package):java.security下的类和扩展包下的类,允许用户为自己的应用增加新的安全特性,包括:
1. 安全提供者
2.消息摘要
3.数字签名 keytools https(需要证书)
4.加密
5. 鉴别
Native是核心,能把面试官唬住的东西。
凡是带了native 关键字的,说明java的作用范围达不到了,得回去调用底层C语言的库!
凡是带了native 关键字的方法会进入本地方法栈,其它的是java栈
JNI:Java Native Interface(本地方法接口)
调用本地方法接口(JNI)作用:
扩展java的使用,融合不同的编程语言为java所用
java诞生的初衷是融合C/C++程序,C、C++横行,想要立足,必须要有调用C、C++的程序~
它在内存区城中专门开辟了块标记区城: Native Method Stack
Native Method Stack(本地方法栈):
登 记native 方法,在执行引擎(Execution Engine)执行的时候。通过JNI 加载**本地方法库(Native Libraies)**中的方法。
在企业级应用中少见,与硬件有关应用:java程序驱动打印机,系统管理生产设备等,掌握即可
程序计数器: Program Counter Register:
每个线程都有一个程序计数器,是线程私有的,就是一个指针, 指向方法区中的方法字节码 ( 用来存储指向下一条指令的地址, 也即将要执行的指令代码 ), 在执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不计。
Method Area方法区:
方法区是被所有线程共享,所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法,如构造函数,接口代码也在此定义,简单说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,此区域属于共享区间;
静态变量、常量、类信息(构造方法、接口定义)、运行时的常量池存在方法区中,但是实例变量存在堆内存中,和方法区无关。
如:static,final,,Class(类模板), 常量池
面试题:一张白纸,画出对象实例化过程的内存图。(主要是考你对JVM的理解)
类模板,常量池,引用的话进入左边,去引入真实的对象
栈:数据结构
程序=数据结构+算法:持续学习~
程序=框架+业务逻辑:吃饭~
栈:先进后出、后进先出:桶
队列:先进先出 ( FIFO ):管
喝多了吐就是栈,吃多了拉就是队列
为什么main() 先执行,最后结束? (因为一开始mian()先压入栈)
栈:栈内存,主管程序的运行,生命周期和线程同步;
线程结束,栈内存也就是释放,对于栈来说,不存在垃圾回收问题
一旦线程结束,栈就Over!
栈存放:8大基本类型+对象引用+实例的方法
栈运行原理:栈帧(局部变量表+操作数栈)每调用一个方法都有一个栈帧
栈满了 main()无法结束,会抛出错误:栈溢出 StackOverflowError
栈帧图:
栈 + 堆 + 方法区:交互关系
Heap:一个JVM只有一个堆内存,堆的大小是可以调节的。
类加载器读取了类文件后,一般会把什么东西放到堆中?
类,方法,常量,变量~,保存所有引用类型的真实对象
堆内存细分3个区域:
**GC垃圾回收,主要是在伊甸园区和养老区~
假设内存满了,报错OOM,堆内存不够!**OutOfMemoryError:Java heap space
在JDK8以后,永久存储区改了个名字(元空间)
新生区(伊甸园+幸存者区*2)
真理:经过研究,99%的对象都是临时对象!直接被清理了
老年区: 新生区剩下来的,轻GC杀不死了。
永久区:
这个区域常驻内存,用来存放JDK自身携带的Class对象,Interface元数据,存储的是java运行时的一些环境或类信息,该区域不存在垃圾回收GC。关闭虚拟机就会释放这个内存。
一个启动类,加载了大量的第三方jar包。Tomcat部署了太多的应用,大量动态生成的反射类。不断的被加载。直
到内存满,就会出现OOM。
方法区又称非堆(non-heap),本质还是堆,只是为了区分概念。
元空间逻辑上存在,物理上并不存在。
扩展:
一句话:常量池一直在方法区,其中的字符串池 JDK1.7之后保存到了堆中。
public static void main(String[] args) {
//返回虚拟机试图使用的最大内存
long max = Runtime.getRuntime().maxMemory(); //字节 1024*1024
//返回jvm初始化的总内存
long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();
System.out.println("max="+max+"字节\t"+(max/(double)1024/1024+"MB"));
System.out.println("total="+total+"字节\t"+(total/(double)1024/1024+"MB"));
/* 运行后:
max=1866465280字节 1780.0MB
total=126877696字节 121.0MB
*/
//默认情况下,分配的总内存占电脑内存1/4 初始化1/64
}
//面试题:报OOM怎么办?
/*
1.尝试扩大堆内存,如果还报错,说明有死循环代码 或垃圾代码
2.分析内存,看一下哪个地方有问题(专业工具)
*/
扩大内存方法:
Edit Configration>add VM option>输入:-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails
再次运行:
新生区+养老区:305664K+699392K=1005056K = 981.5M
说明元空间物理并不存在。
例子2:死循环 OOM
//-Xms8m -Xmx8m -XX:+PrintGCDetails
public static void main(String[] args) {
String str = "kuangshensayjava";
while (true){
str += str + new Random().nextInt(888888888)+ new Random().nextInt(21_0000_0000);
}
}
在一个项目中,突然出现了OOM故障,该如何排除,研究为什么出错~
MAT,Jprofiler作用:
//-Xms 设置初始化内存分配大小 默认1/64
//-Xmx 设置最大分配内存,默认1/4
//-XX:+PrintGCDetails 打印GC垃圾回收信息
//-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError oom DUMP
//-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
public class Demo03 {
byte[] array = new byte[1*1024*1024]; //1m
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Demo03> list = new ArrayList<>();
int count = 0;
try {
while (true){
list.add(new Demo03()); //不停地把创建对象放进列表
count = count + 1;
}
} catch (Exception e) {
System.out.println("count: "+count);
e.printStackTrace();
}
}
}
JVM在进行GC时,并不是对这三个区域统一回收。大部分时候回收的是新生代
GC两种:轻GC,重GC (Full GC,全局GC)
关于GC面试题:
引用计数法:一般JVM不用,大型项目对象太多了
复制算法最佳使用场景:对象存活度较低 的时候,新生区~。
标记清除
标记压缩(标记整理):再优化
标记清除压缩:再优化
内存效率:复制算法>标记清除算法>标记压缩算法(时间复杂度)
内存整齐度:复制算法=标记压缩算法>标记清除算法
内存利用率:标记压缩算法=标记清除算法>复制算法
难道没有最优算法吗?
答案:无,没有最好的算法,只有合适的算法(GC也被称为分代收集算法)。
参考和研究:《深入理解Java虚拟机》
什么是JMM? :百度
java内存模型 Java Memory Model
它干嘛的? 学习途径:官方,其他人的博客,教学视频
https://www.sohu.com/a/420276955_612370
作用:缓存一致性协议,用于定义数据读写的规则。
JMM定义了线程工作内存和主内存之间的抽象关系:线程之间的私有变量存储在主内存中, 每个线程都有一个私有的本地变量。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZonNpj42-1638243090963)(C:\Users\zt\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20211125222216485.png)]
解决共享对象可见性这个问题:volilate
如何学会它?
我再补充一下JMM对8种内存交互操作制定的规则吧:
不允许read、load、store、write操作之一单独出现,也就是read操作后必须load,store操作后必须write。
不允许线程丢弃他最近的assign操作,即工作内存中的变量数据改变了之后,必须告知主存。
不允许线程将没有assign的数据从工作内存同步到主内存。
一个新的变量必须在主内存中诞生,不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是对变量实施use、store操作之前,必须经过load和assign操作。
一个变量同一时间只能有一个线程对其进行lock操作。多次lock之后,必须执行相同次数unlock才可以解锁。
如果对一个变量进行lock操作,会清空所有工作内存中此变量的值。在执行引擎使用这个变量前,必须重新load或assign操作初始化变量的值。
如果一个变量没有被lock,就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量。
一个线程对一个变量进行unlock操作之前,必须先把此变量同步回主内存。
再补充一下JMM对8种内存交互操作制定的规则吧:
不允许read、load、store、write操作之一单独出现,也就是read操作后必须load,store操作后必须write。
不允许线程丢弃他最近的assign操作,即工作内存中的变量数据改变了之后,必须告知主存。
不允许线程将没有assign的数据从工作内存同步到主内存。
一个新的变量必须在主内存中诞生,不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是对变量实施use、store操作之前,必须经过load和assign操作。
一个变量同一时间只能有一个线程对其进行lock操作。多次lock之后,必须执行相同次数unlock才可以解锁。
如果对一个变量进行lock操作,会清空所有工作内存中此变量的值。在执行引擎使用这个变量前,必须重新load或assign操作初始化变量的值。
如果一个变量没有被lock,就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量。
一个线程对一个变量进行unlock操作之前,必须先把此变量同步回主内存。