理解java虚拟机_《深入理解Java虚拟机》读书笔记

我与虚拟机小红小蓝的故事#

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我与虚拟机小红小蓝的故事# 这次读完之后总结，对整个Java虚拟机有了系统性的理解。 首先，java程序可以“一次编写，到处运行”就是因为有Java虚拟机这个东西作为容器。Java虚拟机作为一个中间层，向上接受由我们编写的代码生成的字节码，向下给机器提供可以被直接执行的目标代码，这就有了Java的“平台无关性”的基础。通过这个定义我们知道，一切可以编译出字节码的语言都可以获得这种“平台无关性”，也就是说像一些类Java语言比如Groovy Scala等，因为用他们也可以生成字节码，所以也可以用Java虚拟机来执行，也就具有了平台无关性。所以Java虚拟机并不只是为Java这一种语言服务的，他在一开始被创造出来的时候就被明确要具有这种拓展性。Android虚拟机其实也就是Java虚拟机的一种衍生，通过学习Java虚拟机对Android开发也是有帮助的。Java虚拟机对Java的支持可以从以下几个方面来讲：内存管理机制，类加载机制和优化。 内存管理 先说内存管理。内存管理，就是Java虚拟机在运行时管理如何为程序划分内存区域，如何分配内存，内存用完如何回收。 内存区域 先讲一下内存区域的划分。Java虚拟机把内存分为很多数据区域，不同的区域用途和生存周期不同。我们常常直接接触到的是运行时数据区，可以细分为：方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。这几个区域中，方法区和堆是所有线程共享的，所有线程都可以访问，而虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程隔离的，每个线程有自己独立的区域，线程之间是不共享的。 程序计数器：相当于一个程序执行过程中的行号指示器，类似于操作系统中的ip，指向当前执行的虚拟机字节码地址。如果执行的是Java方法，计数器就记录者正在执行的虚拟机字节码指令的地址。如果是native 方法，计数器为空 虚拟机栈：虚拟机栈就是java方法的内存模型，每一个线程在执行时会有自己的一个虚拟机栈，在运行过程中把所调用方法封装为一个栈帧，然后将栈帧存放在栈里面。栈帧包含了一个方法执行时的相关信息，包括方法用到的局部变量，操作数，动态链接等。 本地方法栈：类似于虚拟机栈，只不过他存放的是Native方法。 堆：堆是相对来说占内存最大的一块，用来存放所有线程创建的类的对象实例。方法调用中如果创建了对象，会把这个对象实例存放在堆，然后将对于这个对象的引用存放在栈中，这样就可以方法对象了。对于内存的回收，也就是对堆内存的回收了。 方法区：存放虚拟机加载的类的信息和一些常量、静态变量等，这些内容一般是不可变的。 OOM和StackOverFlow OOM和StackOverFlow就是在运行时数据区出现的。前面说了，虚拟机栈会把每次调用的方法作封装为一个栈帧存起来。这些栈帧肯定是要占内存的，而栈的内存也是有限的。如果栈帧很多一直没有释放，这时候又来了一个栈帧，这个栈帧已经没有空间可以容纳了，有两种情况。如果这种虚拟机栈不支持动态扩展，那么将会抛出StackOverFlow异常。如果支持动态扩展，那么这个栈会请求再扩展部分空间。当然内存不是无穷的，如果频繁的扩展内存，以至于无法再继续扩展了，这时候会抛出OutOfMemory异常。 除此之外，堆得空间也是有限的。由于创建的对象都是要在堆中分配内存，那么如果堆中空间不足，没有足够的内存空间用来给新的对象分配内存，这时候也会抛出OutOfMemory异常。 内存分配与回收 创建一个对象，就在堆中给这个内存分配一块内存。当对象不再被使用，所占的内存就被回收，用来给其他对象。要回收内存，就要知道哪些对象会被回收，什么时候会被回收，回收的具体算法是怎么一个操作。 对象的创建——分代 一个对象的创建过程很简单，比如我new一个对象，虚拟机发现这条指令后，会先看看new 后面跟着的那个参数能否在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查那个类是否已经被加载过。如果没有，则进行一次类的加载工作(具体细节后面会讲)。加载完成后，虚拟机会为新的对象在堆中分配一块内存，具体分配多少，在类加载完之后其实就已经定了。分配完内存，之后会将这个对象的实例字段初始化为零值。最后，会对对象进行一些设置，比如设置哈希码，分代年龄信息，这个对象属于哪个类之类的。 虚拟机栈中引用的对象 方法区中 静态属性引用的对象 方法区中 常量引用的对象 JNI引用的对象 所以我们日常开发过程中遇到的内存泄漏，很大一部分原因就是本该被回收的对象无意之中被GC Roots引用到了，比如写的static这样的静态字段引用的对象，这样他就不会被回收了 回收的算法？——多种混合 知道哪些对象要被回收，接下来就是具体如何回收的问题了。垃圾回收算法有很多，常见的有标记-清除法，标记-整理法，复制算法，分代收集等。现在的虚拟机基本上都是采用以分代收集为基础，搭配其他算法一起合作完成的。这些算法就不一一介绍了，有兴趣大家可以查一查。 具体：根据对象的生存周期对内存划分为新生代 老生代，在新生代中因为每次都会有大量对象被回收，比较频繁，因此采用了复制算法。而老生代相对来说回收的对象少，没那么频繁，而且对象普遍比较大，因此采用了标记-清楚或标记-整理算法。 回收的过程？——双重标记 具体的回收过程是，当在GC时发现一个对象可被回收，就会先对他做一次标记，这是第一次标记。之后会筛选一下，如果一个对象的finalized()方法是否有必要被执行。如果有，那么就会被放置到一个队列中，之后虚拟机会单独的处理这一队列中的对象，依次调用他们的finalized()方法，这里是对象复活的唯一机会。之后又会统一进行一次标记，如果这次标记标记成功，那么对象就会被认定为死亡，会立刻被回收。 GC的时机？——动态年龄判定 虚拟机针对对内存回收，又把堆分为了两个区，新生代和老年代。新生代又分为一个Eden区和两个Survivor区。每次分配内存，如果对象比较大的话直接进入老年代。否则，先进入Eden区和一个Survivor区，同时会为每一个对象设一个年龄值。之后会周期性的在某个安全点检查一下，对于新生代的对象，将可回收的对象回收掉，将剩余的对象复制到另一个Survivor区，这一过程中会对年龄值加一。这一过程叫做Minor GC，是属于新生代的GC。当某些对象年龄值比较大时，会将他们移动到老年代去。当然在这之前会先查看一下老年代剩余空间是否满足移动。如果不能满足，就会对老年代进行一次GC，这一过程叫做Full GC。而这个检查对象是否可GC得时机，也就是GC的时机，一般是确定的被称作“安全点”。在这一时机进行检查，是不会影响程序正常运行的。 灵活的控制——四大引用 GC的流程大致就是这样。我们知道Java中引用有四种，分别是强、软、弱、虚。这四种引用的区别就在于GC的过程中： 强引用：直接通过类名new一个对象，这样直接创建的对对象的引用叫做强引用。被强引用的对象，一般是不会被回收掉的。 软引用：被软引用持有的对象，只有在“不回收就要内存溢出”的时候，才会回收 弱引用：被弱引用持有的对象，在每次GC都会被回收 虚引用：无任何时机作用，只是一个标记，为了能使对象被回收时做一些系统通知什么的 类加载机制 Java实现平台无关性的基石，就是字节码。在Java虚拟机中，有一个class文件这个概念。一般情况下，每一个类都会产生一个class文件，其内容就是字节码。虚拟机执行字节码，其实就是加载了类的class文件。Android中有两种虚拟机，Dalvik虚拟机和ART虚拟机。他们属于Java虚拟机的衍生，区别在于两个： Java虚拟机是基于栈架构的，DVM和ART是基于寄存器架构的。