一篇文章详解JVM

在学习Java中，JVM到底是什么呢？可能带有很多的疑问。在这里给大家详细的讲解一下什么是JVM。这个也是小编在最近自己学习总结。

1、什么是JVM

JVM是Java Virtual Machine（Java[虚拟机]）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是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常见三种JVM：HotSpot，JRockit，j9vm

查看本地jvm

2、JVM在什么位置

先给大家看一张关于jvm图

jvm位置.png

在JVM中，我们可以看到JVM处于操作系统之上。老师在教我们编写第一行代码的时候，就先教我们安装环境。在图中我们可以看到。平时我们开发的软件都是基于jvm的环境上运行的。

3、class类运行执行过程

在给大家看一张关于jvm的图片

java文件执行过程

这张图对于学习java的人应该很熟悉。这就是完整的.java文件运行的过程

在这里我们可以看到运行时数据区中。各个模块的执行具体细节。

1. 类加载器
   顾名思义类加载器就是加载class类。在类加载器中

   
   
   类加载器
   
   

   平时我们为什么能够得到类。是由于类加载器的作用

   
   
   类加载器.png

测试.png

代码中我们可以看到。得到类的加载器时，先查找本地系统的类加载器，如果没有就向上一层查看。直到最后根系统加载器。这就是双亲委派机制。
双亲委派机制:主要是保证类的安全，所有的类，加载的时候，都会先委托父类，直到最顶层，如果有这个类，就直接加载顶层的这个类如果没有，就向下找，直到找到位置。

2. 本地方法栈
   JVM调用本地方法
   在本地库接口中，本地方法接口JNI(Java Native Interface)。 java本地方法接口凡是带了native关键字，说明java程序触及不到，就会进入本地方法栈。本地方法栈中即可调用本地方法接口中的接口
3. 虚拟机栈
   存放方法运行时所需的数据，成为栈帧。

public class TestDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
    public static void test() {
        System.out.println("1");
    }
}

在上面的例子中，就是一个压栈的过程

栈和队列

栈（数据结构）：先进后出，后进先出
队列：先进先出
在这里借用老师的一句话：喝多了吐就是栈，吃多了拉就是队列
如果在压栈的过程中出现了无限压栈会有什么情况呢？

image.png

这就是我们常说的栈溢出：java.lang.StackOverflowError
而压栈过程就如下图

栈帧

4. 堆
   用于存储对象实例，在讲解堆时要联合方法区和栈一起讲解

   
   
   堆，栈，方法区
   
   

   在我们new对象时，我们会产生一个对象。就会存在一个压栈的过程和调用对象的实例的过程

注意：
(1) 基本数据类型的存储原理：所有的简单数据类型不存在“引用”的概念，基本数据类型都是直接存储在内存中的内存栈上的，数据本身的值就是存储在栈空间里面，Java语言里面八种数据类型是这种存储模型；

(2) 引用类型的存储原理：引用类型继承于Object类（也是引用类型）都是按照Java里面存储对象的内存模型来进行数据存储的，使用Java内存堆和内存栈来进行这种类型的数据存储，简单地讲，“引用”(存储对象在内存堆上的地址)是存储在有序的内存栈上的，而对象本身的值存储在内存堆上的；

5. 方法区
   存储运行时常量池，已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据

4、GC垃圾回收

在讲解GC时，应该理解GC发生在什么地方。我们常说的GC100%发生在数据共享区，也就是方法区和堆。而百分之99%的GC又发生在堆中。

4.1 GC中的分区

1. 次数最频繁：Young区
2. 次数较少：old区（Young区常用的放入old区）

3. 基本不动：perm永久区

   
   
   GC

4.2 GC中的算法

1. 引用计数法
   
   引用计数法
   
   在引用计数法：当赋值对象时，就给对象一个标识，如果之前这个对象在引用则加一，当为零时及未引用。 清除为零的对象。即按照是否引用进行清除
   缺点：循环引用时，无法清除（对象1引用对象2，对象2引用对象1，则一直会引用）。所以JVM一般不用这个方法
2. 复制算法
   
   复制算法
   
   在Eden区，存放所有的数据，经过GC清理，复制到to区，from区的数据也会复制到to区。清空from区。并且from变为to区。之前的to区变为了from区。当Young区满了后，就会引发一次轻GC。 如果在引用Young区的数据超过5次。则会把数据放入old区（常用）。如果old区站满。则会引发一次重GC。当Young区和old区都满了后。就会引发OOM。
   缺点：内存空间多浪费一半，需要双倍的空间
   极端情况：当数据100%需要清理时，浪费时间。假设在一片区域对象存活极低，则复制算法实用。结论表明：99%的会被GC回收
   优点：不会存在内存的碎片
3. 标记清除
   
   标记清除
   
   3.1 在未引用的数据上面。给一个标记。
   3.2 清除标记后的数据。
   缺点：二次扫描数据，会产生内存碎片（清理不连续）
4. 标记压缩（整理）
   
   标记压缩
   
   缺点：移动标记清除后的数据需要成本
   优点：把标记清除后的数据压缩到一起。就不会产生垃圾碎片。

在所有的算法中？难道没有最优的算法嘛？

没有最优的算法。只有最合适的算法。比如在Young区采用复制算法。在old区采用标记压缩方法。这种在不同区域引用不同的算法叫：分带收集算法