浅谈 java 虚拟机 JVM
前言
小亭子正在努力的学习编程，接下来将开启JavaEE的学习~~
分享的文章都是学习的笔记和感悟，如有不妥之处希望大佬们批评指正~~
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目录
前言
JVM中的内存划分
JVM的类加载机制
1.加载 ：
2.验证：
3.准备：
4.解析：
5.初始化
双亲委派模型
JVM中的垃圾回收机制 （ GC）
GC主要分为两个阶段：
找谁是垃圾
1.引用计数：
2.可达性分析
释放内存
标记清除
复制算法
标记整理
垃圾收集器
⾯试题 :
JVM中的内存划分
java其实就是一个java进程，会从操作系统中申请一大块内存区域给java代码使用，并进一步划分给出不同的用途。
JVM 运行时数据区域也叫内存布局，但需要注意的是它和 Java 内存模型（(Java MemoryModel，简称JMM）完全不同，属于完全不同的两个概念，它由以下 5 大部分组成：
- 程序计数器： 用途是记录当前程序执行到那个指令了，里面是简单的long 类型的变量存了一个内存地址，这个内存地址就是下一个要执行的字节码所在的地址。
- 本地方法栈：是给JVM内部的本地方法使用的【JVM内部是c++实现的】
- 虚拟机栈：是给java代码使用的
- 堆：程序中创建的所有对象都在保存在堆中
- 方法区/元数据区：用来存储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的。
注意：堆和元数据区【共享的】，在一个JVM中只有一个，栈和程序计数器则是有多份，每个线程都有一份【线程私有的】。
其中，最核心的区域：
1.堆 ：new 出来的对象，【成员变量】
2.栈 ： 维护方法之间的调用关系 【局部变量】
3. 方法区/元数据区 /元空间 ：放的是类加载之后的类对象 【静态变量】
JVM的类加载机制
类加载的过程：把 .class 文件加载到内存，得到类对象这样的过程
分为五步：加载，验证，准备，解析，初始化
1.加载 ：
找到.class文件，并读文件内容
2.验证：
验证选项：
文件格式验证
字节码验证
符号引用验证...
.class文件有明确的数据格式（二进制的）
3.准备：
给类对象分配内存空间（未初始化的空间，数据全是0的，类对象中的静态变量啥的全是0，相当于租了个毛坯房）
4.解析：
针对字符串常量进行初始化【字符串常量池中的符号引用替换为直接引用的过程】
相当于之前是只知道彼此之间的相对位置，这时候字符串常量就是符号引用，真正加载到内存中就会把字符串常量填充到内存的特定位置上，字符串之间的相对位置还是一样，但是这些字符串有了自己真正的内存地址。此时的字符串就是直接引用（java中的普通引用）
【打个比方：开学排座位的时候，学校通知按照学号排，你只知道你前面一个位置是小明的，但是你不知道你具体坐在第几排，排好座位以后你知道了自己在第三排，小明在第二排，你们知道了自己的具体位置，并且你们之间的相对位置没变，小明还是在你前面一个。】
5.初始化
针对类对象进行初始化（初始化静态成员，执行静态代码块，类要是有父类还需要加载父类）
注意：类加载这个动作不是JVM一启动就把所有.class文件都加载的，整体是一个“懒加载”的策略（懒汉模式），非必要不加载。
所谓的“必要”情况：
- 创建了这个类的实例
- 使用了这个类的静态方法/属性
- 使用了子类，会触发父类的加载
双亲委派模型
【说在前面：双亲其实只有一个准确的说是父亲，（都是翻译的锅）】
JVM中加载类，需要用到一组特殊的模块，类加载器，JVM内置了三个类加载器（程序员也可以定义自己的类加载器）
- BootStrap ClassLoader：启动类加载器：加载 JDK 中 lib ⽬录中 Java 的核⼼类库，即$JAVA_HOME/lib⽬录
- Exttension ClassLoader ：扩展类加载器。加载 lib/ext ⽬录下的类，非标准的但是是Sun/Oreacle 扩展的库的类库
- Application ClassLoader：应⽤程序类加载器。负责加载项目中自己写的类，以及第三方库中的类。
具体加载一个类的过程：
注意：双亲委派模型是可以打破的，比如tomcat就没有遵守
JVM中的垃圾回收机制 （ GC）
垃圾回收机制主要是帮助程序员自动释放内存的
【这里说的是基本思想，JVM具体是怎么实现的，这个问题很复杂，就不讨论了】
程序计数器，就是单纯存地址的整数，跟随线程一起销毁
栈，方法调用完毕，方法的局部变量也随着线程一起销毁
元数据区，存的是类对象，很少会“卸载”
所以，堆就是GC的主要目标
GC是以对象为单位进行释放的，【说是释放内存，其实就是释放对象】
GC主要分为两个阶段：
找谁是垃圾，释放内存
找谁是垃圾
一个对象，如果后序不在用了，就可以认为是 垃圾
java中使用一个对象，只能通过引用，所以java单纯地通过引用有没有指向来判定是不是垃圾
通常有两种方法：引用计数，可达性分析
1.引用计数：
给对象安排一个额外的空间，保存一个整数，表示该对象有指向【java没有使用这个方法，Python，php用了】
2.可达性分析
把对象之间的引用关系理解成一个树形结构，从一些特殊的起点出发。进行遍历，只要遍历能访问到的对象就是“可达”的，再把“不可达”的当做垃圾即可。
可达性分析关键要点进行上述遍历需要有 “起点”
- 栈上的局部变量（每个栈的每个局部变量都是起点。）
- 常量池中引用的对象
- 方法区中静态成员引用的对象。
可达性分析总的来说就是从所有的gc roots的起点出发，看看该对象里又通过引用能访问哪些对象，顺藤摸瓜的，把所有可以访问的对象都给变了一遍。便利的同时把对象标记成可达，剩下的自然就是不可达。
可达性分析克服了引用技术的两个缺点。但是也有自己的问题。
- 因为要遍历所有对象，需要消耗更多的时间，因此某个对象成了垃圾，也不能第一时间发现。
- 在进行可达性分析的时候要顺藤摸瓜，一旦这个过程中当前代码中引对象的引用关系发生了变化，就会出现问题。【STW问题（让其他业务线暂停），现在已经能很好的应对了】
释放内存
有三种策略：标记清除，复制算法，标记整理
标记清除
缺点：内存碎片化
复制算法
缺点：
内存空间利用率低，复制成本高
标记整理
上述三种策略都有缺点，所以，实际上 JVM 的实现思路，是结合了上述几种思想方法，针对不同情况采取不同策略，产生了 ：分代回收思想
垃圾收集器
如果说上⾯我们讲的收集算法是内存回收的⽅法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。
【本文就不介绍了。】
⾯试题 :
请问了解Minor GC和Full GC么，这两种GC有什么不⼀样吗？
1. Minor GC⼜称为新⽣代GC : 指的是发⽣在新⽣代的垃圾收集。因为Java对象⼤多都具备朝⽣夕灭的特性，因此MinorGC(采⽤复制算法)⾮常频繁，⼀般回收速度也⽐较快。
2. Full GC ⼜称为 ⽼年代GC或者Major GC : 指发⽣在⽼年代的垃圾收集。出现了Major GC，经常会伴随⾄少⼀次的MinorGC(并⾮绝对，在Parallel Scavenge收集器中就有直接进⾏Full GC的策略选择过程)。Major GC的速度⼀般会⽐MinorGC慢10倍以上
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