JVM（下）

四、本地方法接口

        一、概念

        二、使用原因

五、执行引擎

        一、概述

        二、解释器、JIT编译器

        三、Java是半编译半解释型语言

六、垃圾回收

        一、概述

        二、相关算法

        三、相关概念

        四、垃圾回收器

四、本地方法接口

        一、概念

        被关键字 native修饰的方法，不是Java语言实现的，而是由操作系统实现的方法。

        二、使用原因

        因为上层高级语言没有对底层硬件直接操作的权限，而是需要调用操作系统提供的接口进行访问。

五、执行引擎

        一、概述

        负责将装到虚拟机中的字节码再编译成机器码，是JVM 的核心组成部分。

        二、解释器、JIT编译器

        解释执行：对字节码采用逐行解释的方式执行，例如脚本语言，python，css，js，html。

其特点是效率低但是省去了编译时间。

        编译执行：把某段代码进行整体编译，执行编译后结果。其特点是效率高但需要编译时间。

        三、Java是半编译半解释型语言

        将字节码转换成机器码。

        程序刚开始运行时，采用逐行解释执行。

        程序运行过程中，将热点代码编译并执行起来。

        这样结合起来使用，提高运行效率。

六、垃圾回收

        一、概述

        1、垃圾

        一个没有被任何引用所指向的对象。这个对象就是垃圾对象。

        垃圾对象需要被回收清理，否则一致占用内存空间，其他新对象无法使用垃圾对象占用空间，严重的话会造成内存溢出。

        2、早期垃圾回收。

        早期C++/C语言时代，垃圾回收都是程序员手动在程序不再使用的对象进行删除释放，给程序员造成了繁重工作量，万一忘记回收，会造成内存泄漏。

        3、垃圾回收区域。

        堆占比较多其中新生代占比多，老年代占比少。

        方法区占比较少。

        二、相关算法

        标记阶段：

        标记出哪些对象是垃圾对象。

        引用计数算法：

        在对象中有一个技术属性，只要有引用指向对象计数器+1，计数器值为0，则此对象是垃圾对象，算法实现简单。

        缺点：计数器占用空间，加一减一需要时间开销，无法解决循环引用。

        可达性分析算法（根搜索算法）：

        从一些活跃对象（GCRoot）开始搜索，与根对象相关联的对象都是被使用的，与根对象或根对象相关的引用链不相关的对象就是垃圾对象。

        GCRoot可以是：

        1.虚拟栈中（正在运行方法）被引用对象；

        2.类中静态属性；

        3.被用来当作同步锁；

        4.Java系统中的类。

   对象的 finalization 机制：

        finalize() 方法是在对象被回收前，在此方法中执行一些需要的逻辑。

是Object中的方法，protected void finalize() throws Throwable { }。

        当对象被判定为垃圾对象，在回收之前会调用 finalize()，且只能调用一次。

        永远不要主动调用 finalize()方法，交给垃圾回收机制调用。

        1.在 finalize()时可能会导致对象复活。

        2.finalize()方法的执行时间是没有保障的，它完全由 GC 线程决定，极端情况下， 若不发生 GC，则 finalize()方法将没有执行机会。

        3.一个糟糕的 finalize()会严重影响 GC 的性能。比如 finalize 是个死循环。

由于 finalize()方法的存在，虚拟机中的对象一般处于三种可能的状态

        可触及：不是垃圾对象。

        可复活：被标记为垃圾对象，但 finalize()没有被调用。

        不可触及：被标记为垃圾对象，finalize()已经被调用。

    回收阶段：

        标记--复制算法：

        可以有多块内存，每次有一块是空闲的。

        将存活的对象移动到未使用的空间中，清除其他块中所有的垃圾对象。

         好处：内存碎片少。

        适合：存活量小的垃圾对象多的区间（新生代回收）。

        标记--清除算法：

        存活对象位置不变，将垃圾对象地址记录在一个空闲表上，后面如果创建新对象，就会将空闲列表中垃圾对象覆盖掉。

        特点：不移动对象，回收后会产生内存碎片。

        适合：老年代回收。

        标记--压缩算法：

        将存活对象重新排列到内存一端，将其他区域空间清理。

        进行标记-->清除-->压缩

        特点：移动对象

        适合：老年代回收，回收进来压缩，不会产生内存碎片，效率低。

        分代收集：

         根据不同区域特点进行各自回收。

        年轻代：对象生命周期短，存活对象少，回收频率高，采用复制算法。

        老年代：对象生命周期长，存活对象多，回收频率低，采用清除和压缩混合算法。

        三、相关概念

        1、内存溢出。

        经垃圾回收后，内存依然不够用，导致程序崩溃。

        2、内存泄漏。

        一个对象在程序中不会被使用，但垃圾收集器又不能回收，会一直占用着内存空间，久而久之也是造成内存器溢出的原因之一。

        3、Stop the World。

        指的是 GC 事件发生过程中，会产生应用程序的停顿。

        可达性分析算法中枚举根节点（GC Roots）会导致所有 Java 执行线程停顿，为什么需要停顿所有 Java 执行线程呢？

        当垃圾回收时（标记回收），会导致其他用户暂停，必须保证分析时其他程序不再运行，保证分析的准确性。

        四、垃圾回收器

        垃圾回收算法是理论，垃圾回收器是真正进行回收的实践者，不同厂商不同版本各自实现方式都不同。

        垃圾回收器分类：

        以线程分：

        单线程：适用于一些小设备，只有一个线程进行垃圾回收。

        多线程：有多个线程推进垃圾回收。

        以工作模式分：

        独占式：立即回收线程执行时，其他用户线程暂停执行。

        并发式：垃圾回收线程可以和用户线程同时执行。

        以工作区间分：

        年轻代垃圾回收器

        老年代垃圾回收器

        CMS(Concurrent Mark Sweep并发标记清除）

        是首个实现垃圾收集线程和用户线程同时执行的收集器。

        注意：不是所有都是并发执行，也有独占执行。

        垃圾回收过程：

        初始标记：独占 会暂停用户线程。

        并发标记：并发 与用户线程同时执行。

        重新标记：独占 会暂停用户线程。

        并发清除：并发 与用户线程同时执行。

        G1(Garbage First)回收器

        适合大型服务器端，内存大，CPU更先进。

        将每个区域(伊甸园,幸存者,老年代)又划分成若干个小的区域，哪个区域垃圾数量多,优先回收哪个区域,可以做到整堆管理收集，也可以做到并发执行。

附：JVM详细操作流程图：