参考文章:
(Java实习生)每日10道面试题打卡——JVM篇_兴趣使然的草帽路飞的博客-CSDN博客
狂神说——JVM笔记_小小酒馆的掌柜的博客-CSDN博客_狂神说jvm
如图所示:
Java指令执行流程:
.java
代码源文件经过编译为.class
二进制字节码文件。.class
文件中的每一条二进制字节码指令(JVM指令) 通过 解释器 转换成 机器码 然后就可以被 CPU 执行了!- 当 解释器 将一条 jvm 指令转换成 机器码 后,同时会向程序计数器 递交下一条 jvm 指令的执行地址!
虚拟机栈:线程私有,它的生命周期与线程相同。虚拟机栈是Java方法执行的内存模型,每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从被调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
每个栈由多个栈帧(Frame) 组成,对应着每个方法运行时所占用的内存。
每个线程只能有一个活动栈帧,对应着当前正在执行的方法,当方法执行时压入栈,方法执行完毕后弹出栈。
存放的东西:八大基本类型+new出来的对象引用地址+实例方法的引用地址。
一些带有native 关键字修饰的方法就是需要JAVA去调用本地的C或者C++方法,因为JAVA有时候没法直接和操作系统底层交互,所以需要用到本地方法!
new
关键字创建的对象都会被放在堆内存。-Xmx -Xms:
JVM初始分配的堆内存由-Xms
指定,默认是物理内存的1/64
。方法区:线程共享。方法区存储虚拟机加载的类信息,常量,静态变量方法区用于存储已被虚拟机加载的 *类信息(构造方法、接口定义)、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码(字节码)*等数据。
(java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space、java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace)
。注意:方法区是一种规范,而永久代和元空间是它的2种实现方式。
方法区的演进:
*.class
文件中的,当该类被加载以后,它的常量池信息就会放入运行时常量池,并把里面的符号地址变为真实内存地址。String str = new String("hello");
上面的语句中变量 str
放在栈上,用 new 创建出来的字符串对象放在堆上,而hello
这个字面量是放在堆中。
Native
native :凡是带了native关键字的,说明java的作用范围达不到了,会去调用底层c语言的库!(java是用C语言编写的,又名C+±-)
会进入本地方法栈,然后通过本地接口 (JNI),调用本地方法库
JNI作用:开拓Java的使用,融合不同的编程语言为Java所用,Java诞生的时候C、C++横行,想要立足,必须要有调用C、C++的程序
它在内存区域中专门开辟了一块标记区域: Native Method Stack,登记native方法
在最终执行的时候,通过本地接口 (JNI),加载本地方法库中的方法
如 String 类中的 **private native void start0();**就是调用了本地方法库方法
本地方法栈(Native Method Stack)
它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法,在执行引擎执行的时候通过本地接口 (JNI),加载本地方法库(Native Libraies)。
本地接口(Native Interface)JNI
本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用,它的初衷是融合C/C++程序, Java在诞生的时候是C/C++横行的时候,想要立足,必须有调用C、C++的程序,于是就在内存中专门开辟了块区域处理标记为native的代码,它的具体做法是在Native Method Stack 中登记native方法,在( Execution Engine )执行引擎执行的时候加载Native Libraies。
目前该方法使用的越来越少了,除非是与硬件有关的应用,比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备,在企业级应用中已经比较少见。因为现在的异构领域间通信很发达,比如可以使用Socket通信,也可以使用Web Service等等,不多做介绍!
PC寄存器 (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(用来存储指向像一条指令的地址, 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
方法区Method Area
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,但是实例变量和数组的内容存在堆内存中,和方法区无关
栈 stack
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!
堆 Heap
一个JVM仅有一个堆内存,堆内存大小可以调节
分代概念
1、新生成的对象首先放到年轻代Eden区,当Eden空间满了,触发Minor GC,存活下来的对象移动到Survivor0区,Survivor0区满后触发执行Minor GC,Survivor0区存活对象移动到Suvivor1区,这样保证了一段时间内总有一个survivor区为空。经过多次Minor GC仍然存活的对象移动到老年代。
2、老年代存储长期存活的对象,占满时会触发Major GC=Full GC,GC期间会停止所有线程等待GC完成,所以对响应要求高的应用尽量减少发生Major GC,避免响应超时。
Minor GC : 清理年轻代
Major GC : 清理老年代
Full GC : 清理整个堆空间,包括年轻代和永久代
所有GC都会停止应用所有线程。
元空间
在JDK1.8版本废弃了永久代,替代的是元空间(MetaSpace),元空间与永久代上类似,都是方法区的实现,他们最大区别是:元空间并不在JVM中,而是使用本地内存。
元空间有注意有两个参数:
移除永久代原因:
为融合HotSpot JVM与JRockit VM(新JVM技术)而做出的改变,因为JRockit没有永久代。有了元空间就不再会出现永久代OOM问题了!
1、如上图所示,Java源代码文件会被Java编译器编译为字节码文件(.class后缀)然后由JVM中的类加载器加载各个类的字节码文件,加载完毕之后,交由JVM执行引擎执行。
2、百分之99的JVM调优都是在堆中调优,Java栈、本地方法栈、程序计数器是不会有垃圾存在的。
来看一张图:
作用:加载.class文件。
新建的对象放入堆里面,引用(地址)放到栈,其中引用指向堆里面对应的对象。
1)启动类(根)加载器 Bootstrap ClassLoader
2)扩展类加载器 Extension ClassLoader
3)应用程序(系统类)加载器 Application ClassLoader
1-启动类加载器,负责加载jre\lib目录下的rt.jar包
2-扩展类加载器:负责加载jre\lib\ext目录下的所有jar包
3-应用程序类加载器:负责加载用户类路径上所指定的类库,如果应用程序中没有自定义加载器,那么次加载器就为默认加载器。
我们通过两张图去分析一下:
从图中得出:局部变量如果是静态的可以被多个线程共享,那么就存在线程安全问题。如果是非静态的只存在于某个方法作用范围内,被线程私有,那么就是线程安全的!
所以,该面试题答案是:
如图所示,就是栈中栈帧过多的情况:
为什么要用元空间取代永久代?
因为永久代有以下几个弊端:
以 JDK 8 为例:
名称 | 加载哪的类 | 说明 |
---|---|---|
Bootstrap ClassLoader(启动类加载器) | JAVA_HOME/jre/lib | 无法直接访问 |
Extension ClassLoader(扩展类加载器) | JAVA_HOME/jre/lib/ext | 上级为 Bootstrap,显示为 null |
Application ClassLoader(应用程序类加载器) | classpath | 上级为 Extension |
自定义类加载器 | 自定义 | 上级为 Application |
类加载器的优先级(由高到低):启动类加载器 -> 扩展类加载器 -> 应用程序类加载器 -> 自定义类加载器。
类加载的过程包括:加载、验证、准备、解析、初始化。其中验证、准备、解析统称为连接。
加载:通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流,在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class
对象。
验证:确保 Class 文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。
准备:为静态变量分配内存并设置静态变量初始值,这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值。
解析:将常量池内的符号引用替换为直接引用。
初始化:到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的 Java 初始化程序代码。主要是静态变量赋值动作和静态语句块(static{}
)中的语句。
双亲委派机制的工作过程:
举个例子
大家所熟知的String类,String默认情况下是启动类加载器进行加载的。假设我也自定义一个String,并且制定加载器为自定义加载器。现在你会发现自定义的String可以正常编译,但是永远无法被加载运行。
因为申请自定义String加载时,总是启动类加载器加载,而不是自定义加载器,也不会是其他的加载器。
什么是双亲委派模型?
如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。
为什么要使用双亲委派模型呢?(好处)
避免重复加载 + 避免核心类篡改
java.lang.Integer
的类,通过双亲委托模式传递到启动类加载器,而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类,发现该类已被加载,并不会重新加载网络传递的过来的 java.lang.Integer
,而直接返回已加载过的 Integer.class
,这样便可以防止核心API库被随意篡改。① 物理地址方面的区别:
② 内存分配方面的区别:
运行期
确认的,因此大小不固定。一般堆大小远远大于虚拟机栈。编译期
就确认,大小是固定的。③ 存放的内容方面的区别:
注:静态变量放在方法区,而静态的对象还是放在堆。
④ 线程共享方面的区别: