app下载网站模板,对电子商务网站建设与管理的理解,多php网站空间,网站建设售后支持1.JVM内存区域的划分
一个Java写的程序跑起来,就得到了一个Java进程 JVM 上面运行的字节码指令;
进程:操作系统资源分配的基本单位;
内存区域的划分: 1.程序计数器
在内存空间里(比较小的空间),保存了下一个要执行的指令的内存地址(元数据区的地址);
这里的下一条…1.JVM内存区域的划分
一个Java写的程序跑起来,就得到了一个Java进程 JVM 上面运行的字节码指令;
进程:操作系统资源分配的基本单位;
内存区域的划分: 1.程序计数器
在内存空间里(比较小的空间),保存了下一个要执行的指令的内存地址(元数据区的地址);
这里的下一条要执行的指令是Java的字节码(不是CPU的二进制机器语言);
2.堆
JVM上最大的空间, new出来的对象都在堆上;
3.栈
函数中的局部变量,函数的形参,函数之间的调用关系;
分为Java虚拟机栈(JVM之上,运行的Java代码的函数调用关系)和本地空间栈(JVM里头C代码的函数调用关系);
4.元数据区(方法区)
Java程序中的指令.指令都是包含在类的方法中的;
保存了代码中涉及到的类的相关信息; 类的static属性也被包含在其中;
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在一个Java进程中,元数据区和堆是只有一份的.
程序计数器和栈则可能有多份;
当一个Java进程中有多个线程的时候,每个线程都有自己的程序计数器和栈,线程就代表一个执行流;
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代码中的变量都处在上述的哪个区域呢?
一个变量处在哪个内存区域,和变量是不是内置类型无关,而是和变量的形态有关;
(1)局部变量 - 栈;
(2)成员变量 - 堆;
(3)静态成员变量 - 元数据区(方法区); ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2.JVM类加载的过程
Java程序 - .java文件;
javac编译 - .class文件;
运行Java进程的时候,JVM就要读取.class里面的内容,并且执行里面的命令;
读取.class内容的过程就是类加载的过程.
把类涉及到的字节码从硬盘读取到内存中(元数据区).
加载一个.class文件,就会用.class里的指令创建一个类对象.
类对象中就包含了.class文件中的各种信息,基于类对象就能创建该类的实例;
比如:类的名字;
类有哪些属性,属性名是什么,每个属性类型是什么:public/private;
类有哪些方法,每个方法名是什么,参数是什么,方法的类型:public/private;
继承的父类有哪些,实现的接口有哪些...
因为有了类对象,才能进行反射,反射的api都是从类对象中获取信息的; 类加载的输入:.class文件(类的全限定名);
类加载得到的结果:内存中对应的类对象;
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类加载的具体步骤
1.加载
把.class文件找到; 在代码中先见到类的名字,然后进一步的找到对应的.class文件.
打开并读取文件内容;
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2.验证
验证读到的.class文件中的数据是否正确,是否合法;
Java标准文档中,明确定义了.class文件的格式是怎么样的; magic:计算机圈子约定俗成的做法.
二进制文件,会在开头的若干个字节,设置一个固定的常数进去;
通过这个常数,标识当前这个文件是啥样的文件.
minor_version/major_version:需要确保编译时使用的JDK和运行时使用的JDK版本一致;
JDK是可以向前兼容的(使用Java8的JDK编译出的.class文件放到Java17一般是可以运行的)
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3.准备
分配内存空间;
最终需要得到类对象 - 需要内存;
根据刚才读取到的内容,确定出类对象所需要的内存空间,申请这样的内存空间,
并且把内存空间中所有的内容,都初始化为0;
(Java创建一个内存空间,都会把这个内存空间全设为0,后续再进一步初始化;
C/C则不会进行置零操作,此时内存上对应的数据是上次使用残留的)
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4.解析
主要是针对类中的字符串常量进行处理;
解析阶段是 Java 虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程也就是初始化常量的过程. 有很多其他的指令使用hello字符串常量,在文件中,这些指令就会使用偏移量表示hello字符串;
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5.初始化
针对类对象做最终的初始化操作;
执行静态成员的赋值语句;
执行类中的静态代码块;
针对父类也要进行加载(如果当前加载的类有父类,并且父类还没有被加载,这个环节也会触发对父类的加载);
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双亲委派模型
更准确应该叫单亲委派模型/父亲委派模型;
类加载五个部分,第一个步骤中里面的一个环节;
给定类的全限定名,找到对应的class文件的位置;
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类加载器:JVM中的功能模块,JVM中,已经内置了一些类加载器完成上述的类加载过程;
JVM默认有三个类加载器:
BootstrapClassLoader;(爷爷)
负责加载标准库的类;(标准库类,有一个专门的存放位置)
ExtensionClassLoader;(爸爸)
负责加载一些扩展类;(JVM厂商,希望对Java的功能做出一些扩展)
ApplicationClassLoader;(儿子)
负责加载第三方库中的类/自己写的代码的类;
注意:
这里的父子关系不是Java中父类子类这样的继承关系;
每个类加载器有个parent这样的引用指向父亲;
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双亲委派模型的工作流程:
输入:类的全限定名(字符串),类似于java.lang.String
得到:找到对应的.class文件.
请求先会一直向上传递,若父亲没有找到,请求才会交给儿子;
若在某一加载器找到了,请求就结束了,就会执行类加载2345步骤;
如果都没有找到,就会抛出异常ClassNotFoundException; 这样模型的目的就是:防止用户自己写的类,把标准库的类覆盖掉.
保证标准库的类,被加载的优先级是最高的,标准库其次,第三方库优先级最低;
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3.JVM的垃圾回收机制(GC)
C/C中,malloc/new一个对象,都需要手动释放内存free/delete,如果不释放就会造成内存泄露;
垃圾回收机制就是为了让程序员可以放心大胆的new对象,防止内存泄漏问题;
GC也是有代价的,需要消耗一定的性能,进行GC的时候可能会触发STW问题(Stop The World)导致程序卡顿,故C/C没有引入GC;
GC需要负责回收的区域有哪些:
1.程序计数器/栈:
都是跟随线程的,不需要GC.
2.堆:
GC回收的主战场,
3.元数据区:
类对象-类加载,一个程序中要加载的类都是有上线的.不会出现无限增长,内存泄漏的情况;
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GC是如何进行回收的:
以对象为维度进行回收的.
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1.先找出谁是垃圾.
需要针对每个对象分别判定.
方案一:引用计数(Java没有采纳)
在Java中使用对象一般都是通过引用来实现的;
如果一个对象如果没有引用指向了,就可以认为这个对象是垃圾了;
给每个对象分配一个计数器,衡量有多少个引用指向,
每次增加一个引用,计数器1; 每次减少一个引用,计数器-1;
当计数器减为0,此时这个对象就是垃圾了; 在JVM中并没有采纳,Python/PHP使用这种方案;
存在以下两个问题:
(1)消耗额外的空间;
(2)引用计数可能会导致循环引用使得上述的判定出错;(需要引入环路检测机制来解决,代价更大了) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
方案二:可达性分析(Java采用的方案)
用时间换空间;
在JVM中,专门搞了一波线程,周期性的扫描代码中的所有对象,判断某个对象是否可达(可以被访问到)
对应的,不可达的对象就是垃圾了; 可达性分析的起点叫做GC root;
一个程序中不是只有一个GC root, 而是有很多个;
哪些变量可以作为GC root 呢:
(1)栈上的局部变量(引用类型);
(2)方法区中,静态的成员(引用类型);
(3)常量池中引用指向的对象;
把所有的GC root都遍历一遍 ,针对每一个尽量往下延伸;
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2.释放垃圾的内存空间.
方案一:标记-清除方法
针对内存中的对应对象进行释放: 这样的做法,会引入内存碎片问题:
很可能要释放的多个内存,不是连续的,
虽然把上述内存释放掉,但是整体上这些释放掉的空间并没有连在一起;
后续申请内存空间的时候就可能申请不了,因为申请的内存是连续的;
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方案二:复制算法
同一时刻只使用内存的其中一半: 把不是垃圾的对象都拷贝到内存的另一侧,然后把存放垃圾的这一半内存全部释放掉;
缺点:
1.内存空间利用率低;
2.如果存活下来的对象比较多,复制成本也比较大;
方案三:标记-整理方法
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非常类似于顺序表删除中间元素的过程; 缺点:搬运的开销也比较大;
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方案四:分代算法(JVM采取的方法)
把上述几个方案综合一下,取长补短;
JVM根据对象的年龄(根据周期性的可达性分析来计算年龄),把对象进行区分:
新生代一般创建的对象都会进入新生代
老年代大对象和经历了 N 次⼀般情况默认是 15 次垃圾回收依然存活下来的对象会从新生代
移动到老年代.
刚创建的对象就处在伊甸区(比较大);
根据经验规律,绝大部分对象是活不过第一轮GC的,
留存下来的对象,就会被拷贝到幸存区(比较小,内存浪费少);
幸存区是两个相等的空间,按照复制算法进行处理;
反复进行多次...
当对象年龄不断增长就会被放到老年代的区域;
根据经验规律,老年代的对象,生命周期比较长;
对于老年代,进行GC的频率就会降低,另外老年代是通过标记整理方法来回收(次数比较少,时间开销浪费也少);
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垃圾回收器
分代回收是JVM的GC中的基本思想方法.
具体落实到JVM实现层面上,JVM还提供了多种的垃圾回收器;
对上述的分代回收做进一步的拓展和实现; 关注CMS/G1即可
CMS
把整个GC过程拆成多个阶段,能和业务线程并发执行的就尽量并发,
尽可能减少STW的时间; G1
把整个内存分成很多块,不同的颜色/字母表示这是新生代(伊甸区/幸存区)/老年代;
进行GC的时候,不要求一个GC就把所有的内存都回收一边,而是一轮GC只回收其中的一部分;
限制一轮GC花的时间/工作量,使STW的时间在可控范围内;
