JDK、JRE、JVM是什么?区别与联系?
区别:
JDK(Java Development Kit):Java开发工具包
JRE(Java Runtime Environment):Java运行时环境
JVM(Java Virtu Machine):Java虚拟机
联系:JDK为完整环境包含 JRE等,JRE只为运行时环境包含 JVM 等。
现在我有一个JavaBean:
public class Java3y {
// 姓名
private String name;
// 年龄
private int age;
//.....各种get/set方法/toString
}
一个测试类:
public class Java3yTest {
public static void main(String[] args) {
Java3y java3y = new Java3y();
java3y.setName("Java3y");
System.out.println(java3y);
}
}
我们在初学的时候肯定用过javac
来编译.java
文件代码,用过java
命令来执行编译后生成的.class
文件。
Java源文件:
在使用IDE点击运行的时候其实就是将这两个命令结合起来了(编译并运行),方便我们开发。
生成class文件
解析class文件得到结果
.java
文件是由Java源码编译器(上述所说的javac.exe)来完成,流程图如下所示:
Java源码编译由以下三个过程组成:
语法糖可以看做是编译器实现的一些“小把戏”,这些“小把戏”可能会使得效率“大提升”。
最值得说明的就是泛型了,这个语法糖可以说我们是经常会使用到的!
有了泛型这颗语法糖以后:
至此,我们通过javac.exe
编译器编译我们的.java
源代码文件生成出.class
文件了!
这些.class
文件很明显是不能直接运行的,它不像C语言(编译cpp后生成exe文件直接运行)
这些.class
文件是交由JVM来解析运行!
现在我们例子中生成的两个.class
文件都会直接被加载到JVM中吗??
虚拟机规范则是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”(class文件加载到JVM中):
所以说:
class文件是通过类的加载器装载到jvm中的!
Java默认有三种类加载器:
各个加载器的工作责任:
工作过程:
其实这就是所谓的双亲委派模型。简单来说: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,而是把请求委托给父加载器去完成,依次向上。
好处:
特别说明:
java.lang.Class
类的实例缓存起来。下次再请求加载该类的时候,类加载器会直接使用缓存的类的实例,而不会尝试再次加载。加载器加载到jvm中,接下来其实又分了好几个步骤:
- 1)验证,文件格式、元数据、字节码、符号引用验证;
- 2)准备,为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值;
- 3)解析,把类中的符号引用转换为直接引用
一般我们可能会想:JVM在加载了这些class文件以后,针对这些字节码,逐条取出,逐条执行–>解析器解析。
但如果是这样的话,那就太慢了!
我们的JVM是这样实现的:
热点代码解释:一、多次调用的方法。二、多次执行的循环体
使用热点探测来检测是否为热点代码,热点探测有两种方式:
目前HotSpot使用的是计数器的方式,它为每个方法准备了两类计数器:
按我们程序来走,我们的Java3yTest.class
文件会被AppClassLoader加载器(因为ExtClassLoader和BootStrap加载器都不会加载它[双亲委派模型])加载到JVM中。
随后发现了要使用Java3y这个类,我们的Java3y.class
文件会被AppClassLoader加载器(因为ExtClassLoader和BootStrap加载器都不会加载它[双亲委派模型])加载到JVM中
在类加载检查通过后,接下来虚拟机将为新生对象分配内存
。
首先我们来了解一下JVM的内存结构的怎么样的:
简单看了一下内存结构,简单看看每个区域究竟存储的是什么(干的是什么):
堆:存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存
堆是JVM管理的内存最大的一片区域,也是我们进行GC的主要区域,几乎所有的java对象实例都分配在堆上面,现代的垃圾收集器基本使用的是分代收集算法,所以我们的堆空间又进一步划分为新生代(Young Generation) 和老年代(Old Generation)和永久代(在Java 8之后就不存在了,取而代之的是元空间MetaSpace),新生代和老年的主要区别在于对象的存活年龄不同(当然,新创建的对象也可能分配在老年代),而新生代又被划分为Eden、From Survivor(对应下图的S0)和To Survivoe(对应下图的S1)区域,这三片区域之间的大小比例默认为Eden:From Survivor:To Survivor = 8:1:1,进行分代的原因主要是便于垃圾回收,关于垃圾回收的内容也会在后面的博客中继续讲解。
虚拟机栈:虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存结构:每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息
本地方法栈:本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。
方法区:存储已被虚拟机加载的类元数据信息(元空间)
程序计数器:当前线程所执行的字节码的行号指示器
补充
类的
元数据
是指描述类本身信息的数据:类的名称和包路径,父类和接口,字段信息,方法信息,常量池,访问控制信息,注解信息…
元空间
(Metaspace)是Java 8之后引入的一种新的内存区域,用于替代旧版的永久代(Permanent Generation)。元空间和永久代有一些相似之处,但也有很多不同点。元空间的主要作用是存储类的元数据信息,包括类的结构信息、方法信息、字段信息、注解信息等。与永久代不同,元空间的内存空间并不在虚拟机堆中,而是在本机物理内存中分配,因此元空间的大小不受虚拟机堆的大小限制,也不会触发垃圾收集器的工作
我来宏观简述一下我们的例子中的工作流程:
java.exe
运行Java3yTest.class
,随后被加载到JVM中,元空间存储着类的信息(包括类的名称、方法信息、字段信息…)。Java3y java3y = new Java3y();
就是让JVM创建一个Java3y对象,但是这时候方法区中没有Java3y类的信息,所以JVM马上加载Java3y类,把Java3y类的类型信息放到方法区中(元空间)java3y.setName("Java3y");
的时候,JVM根据java3y引用找到Java3y对象,然后根据Java3y对象持有的引用定位到方法区中Java3y类的类型信息的方法表,获得setName()
函数的字节码的地址setName()
函数创建栈帧,开始运行setName()
函数从微观上其实还做了很多东西,正如上面所说的类加载过程](加载–>连接(验证,准备,解析)–>初始化),在类加载完之后jvm为其分配内存(分配内存中也做了非常多的事)。由于这些步骤并不是一步一步往下走,会有很多的“混沌bootstrap”的过程,所以很难描述清楚。
请看我的另外一篇文章,链接:https://blog.csdn.net/qq_40589140/article/details/134315187
请看我的另外一篇文章,链接:https://blog.csdn.net/qq_40589140/article/details/134338733
很多做过JavaWeb项目(ssh/ssm)这样的同学可能都会遇到过OutOfMemory这样的错误。一般解决起来也很方便,在启动的时候加个参数就行了。
上面也说了很多关于JVM的东西—>JVM对内存的划分啊,JVM各种的垃圾收集器啊。
内存的分配的大小啊,使用哪个收集器啊,这些都可以由我们根据需求,现实情况来指定的,这里就不详细说了,等真正用到的时候才回来填坑吧~
参考资料:
拿些常见的JVM面试题来做做,加深一下理解和查缺补漏:
根据 JVM 规范,JVM 内存共分为虚拟机栈、堆、方法区、程序计数器、本地方法栈五个部分。
具体可能会聊聊jdk1.7以前的PermGen(永久代),替换成Metaspace(元空间)
内存泄漏:一个不再被程序使用的对象或变量还在内存中占有存储空间
一次内存泄漏似乎不会有大的影响,但内存泄漏堆积后的后果就是内存溢出。
内存溢出:指程序申请内存时,没有足够的内存供申请者使用,或者说,给了你一块存储int类型数据的存储空间,但是你却存储long类型的数据,那么结果就是内存不够用,此时就会报错OOM,即所谓的内存溢出。
内存泄漏的原因很简单:
常见的内存泄漏例子:
public static void main(String[] args) {
Set set = new HashSet();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Object object = new Object();
set.add(object);
// 设置为空,这对象我不再用了
object = null;
}
// 但是set集合中还维护这obj的引用,gc不会回收object对象
System.out.println(set);
}
解决这个内存泄漏问题也很简单,将set设置为null,那就可以避免上诉内存泄漏问题了。其他内存泄漏得一步一步分析了。
内存溢出的原因:
解决:
这里的线程栈应该指的是虚拟机栈吧…
VM规范让每个Java线程拥有自己的独立的虚拟机栈,也就是Java方法的调用栈。
当方法调用的时候,会生成一个栈帧。栈帧是保存在虚拟机栈中的,栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址等信息
局部变量表:用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量
操作数栈:主要用于保存计算过程的中间结果,同时作为计算过程中变量临时的存储空间
动态连接:在Java源文件中被编译到字节码的中时,所有的变量的和方法的引用都作为符号引用,保存在class文件的常量池中,动态链接的作用就是为了将这些符号引用转换为调用方法的直接引用
方法返回地址:存放调用该方法的pc寄存器的值(下一条指令)
线程运行过程中,只有一个栈帧是处于活跃状态,称为“当前活跃栈帧”,当前活动栈帧始终是虚拟机栈的栈顶元素。
通过jstack工具查看线程状态
大对象直接进入老年代
这个大对象的大小是由用户指定的,使用以下jvm参数进行指定
-XX:PretenureSizeThreshold=对象大小(单位:byte)
这个参数的默认值为0,也就是说,所有的对象创建出来之后默认都是分配到新生代的,当我们指定了大小之后,只要创建出来的对象超过设定值,那么这个对像就会直接晋升到老年代;
长期存活的对象
长期存活的对象进入老年代。如果对象在 eden 区出生,那么它的 GC 分代年龄会初始值为 1,每熬过一次 Minor GC 而不被回收,这个值就会增加 1 岁。当它的年龄到达一定的数值时(jdk1.7 默认是 15 岁),就会晋升到老年代中。
动态年龄判断
大于等于某个年龄的对象超过了survivor空间一半 ,大于等于某个年龄的对象直接进入老年代
双亲委托模型的重要用途是为了解决类载入过程中的安全性问题。
java.lang.Object
的类,想借此欺骗JVM。现在他要使用自定义ClassLoader
来加载自己编写的java.lang.Object
类。Bootstrap ClassLoader
的路径下找到java.lang.Object
类,并载入它Java的类加载是否一定遵循双亲委托模型?
当young gen中的eden区分配满的时候触发MinorGC(新生代的空间不够放的时候).
对象的正常流程:Eden 区 -> Survivor 区 -> 老年代。
新生代GC:Minor GC;老年代GC:Full GC,比 Minor GC 慢10倍。
【总结】:内存区域不够用了,就会引发GC,JVM 会“stop the world”,严重影响性能。Minor GC 避免不了,Full GC 尽量避免。
【处理方式】:保存堆栈快照日志、分析内存泄漏、调整内存设置控制垃圾回收频率,选择合适的垃圾回收器等。
GC最基础的算法有三种:
具体:
Serial收集器,串行收集器是最古老,最稳定以及效率高的收集器,但可能会产生较长的停顿,只使用一个线程去回收。
ParNew收集器,ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本。
Parallel收集器,Parallel Scavenge收集器类似ParNew收集器,Parallel收集器更关注系统的吞吐量。
Parallel Old收集器,Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本,使用多线程“标记-整理”算法
CMS收集器,CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它需要消耗额外的CPU和内存资源,在CPU和内存资源紧张,CPU较少时,会加重系统负担。CMS无法处理浮动垃圾。CMS的“标记-清除”算法,会导致大量空间碎片的产生。
G1收集器,G1 (Garbage-First)是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对配备多颗处理器及大容量内存的机器. 以极高概率满足GC停顿时间要求的同时,还具备高吞吐量性能特征。
stackoverflow错误主要出现:
permgen space错误(针对jdk之前1.7版本):