JVM(一)---- 總結與專題目錄

JVM(一)---- 總結與專題目錄
JVM(二)----Java運行時數據區域
JVM(三)----垃圾收集算法及Safe Point介紹
JVM(四)----HotSpot的垃圾收集器與內存分配回收策略
JVM(五)----虛擬機類加載機制

準備寫一篇JVM總結文章,邊看書邊把提綱列出來。后面再逐一完善每個部分。

一、Java運行時數據區域

參見文章:JVM(二)----Java運行時數據區域
詳細介紹了運行時數據區域各個部分,并且介紹了方法區在JDK1.6,JDK1.7,JDK1.8的一些區別。

線程私有:虛擬機棧,本地方法棧,程序計數器
線程共享:堆,方法區

二、垃圾收集器與內存分配策略

2.1與2.2部分參見文章JVM(三)----垃圾收集算法及Safe Point介紹

2.1 怎么判斷對象是否可回收?

      • 2.1.1引用計數算法

      • 2.1.2可達性分析算法

      • 2.1.3擴展:強軟弱虛引用

2.2垃圾收集算法

      • 2.2.1標記-清除算法

      • 2.2.2復制算法

      • 2.2.3標記-整理算法

      • 2.2.4分代收集算法

      • 2.2.5Hotspot算法實現

2.3部分參見文章JVM(四)----HotSpot的垃圾收集器與內存分配回收策略

2.3各種垃圾收集器

      • 2.3.1 Serial收集器

      • 2.3.2 ParNew收集器

      • 2.3.3 Parallel Scavenge收集器

      • 2.3.4 Serial Old收集器

      • 2.3.5 Parallel Old收集器

      • 2.3.6 CMS收集器

      • 2.3.7. G1收集器

      • 內存分配與回收策略

虛擬機類加載機制

JVM類加載機制分為五個部分:加載,驗證,準備,解析,初始化


image.png

加載

加載是類加載過程中的一個階段,這個階段會在內存中生成一個代表這個類的java.lang.Class對象,作為方法區這個類的各種數據的入口。注意這里不一定非得要從一個Class文件獲取,這里既可以從ZIP包中讀取(比如從jar包和war包中讀取),也可以在運行時計算生成(動態代理),也可以由其它文件生成(比如將JSP文件轉換成對應的Class類)。

驗證

這一階段的主要目的是為了確保Class文件的字節流中包含的信息是否符合當前虛擬機的要求,并且不會危害虛擬機自身的安全。

準備

準備階段是正式為類變量分配內存并設置類變量的初始值階段,即在方法區中分配這些變量所使用的內存空間。注意這里所說的初始值概念,比如一個類變量定義為:

public static int v = 8080;
實際上變量v在準備階段過后的初始值為0而不是8080,將v賦值為8080的putstatic指令是程序被編譯后,存放于類構造器<client>方法之中,這里我們后面會解釋。
但是注意如果聲明為:

public static final int v = 8080;
在編譯階段會為v生成ConstantValue屬性,在準備階段虛擬機會根據ConstantValue屬性將v賦值為8080。

解析

解析階段是指虛擬機將常量池中的符號引用替換為直接引用的過程。符號引用就是class文件中的:

CONSTANT_Class_info
CONSTANT_Field_info
CONSTANT_Method_info
等類型的常量。

下面我們解釋一下符號引用和直接引用的概念:

符號引用與虛擬機實現的布局無關,引用的目標并不一定要已經加載到內存中。各種虛擬機實現的內存布局可以各不相同,但是它們能接受的符號引用必須是一致的,因為符號引用的字面量形式明確定義在Java虛擬機規范的Class文件格式中。
直接引用可以是指向目標的指針,相對偏移量或是一個能間接定位到目標的句柄。如果有了直接引用,那引用的目標必定已經在內存中存在。
初始化

初始化階段是類加載最后一個階段,前面的類加載階段之后,除了在加載階段可以自定義類加載器以外,其它操作都由JVM主導。到了初始階段,才開始真正執行類中定義的Java程序代碼。

初始化階段是執行類構造器<client>方法的過程。<client>方法是由編譯器自動收集類中的類變量的賦值操作和靜態語句塊中的語句合并而成的。虛擬機會保證<client>方法執行之前,父類的<client>方法已經執行完畢。p.s: 如果一個類中沒有對靜態變量賦值也沒有靜態語句塊,那么編譯器可以不為這個類生成<client>()方法。

注意以下幾種情況不會執行類初始化:

通過子類引用父類的靜態字段,只會觸發父類的初始化,而不會觸發子類的初始化。
定義對象數組,不會觸發該類的初始化。
常量在編譯期間會存入調用類的常量池中,本質上并沒有直接引用定義常量的類,不會觸發定義常量所在的類。
通過類名獲取Class對象,不會觸發類的初始化。
通過Class.forName加載指定類時,如果指定參數initialize為false時,也不會觸發類初始化,其實這個參數是告訴虛擬機,是否要對類進行初始化。
通過ClassLoader默認的loadClass方法,也不會觸發初始化動作。

類加載器

虛擬機設計團隊把加載動作放到JVM外部實現,以便讓應用程序決定如何獲取所需的類,JVM提供了3種類加載器:

啟動類加載器(Bootstrap ClassLoader):負責加載 JAVA_HOME\lib 目錄中的,或通過-Xbootclasspath參數指定路徑中的,且被虛擬機認可(按文件名識別,如rt.jar)的類。
擴展類加載器(Extension ClassLoader):負責加載 JAVA_HOME\lib\ext 目錄中的,或通過java.ext.dirs系統變量指定路徑中的類庫。
應用程序類加載器(Application ClassLoader):負責加載用戶路徑(classpath)上的類庫。
JVM通過雙親委派模型進行類的加載,當然我們也可以通過繼承java.lang.ClassLoader實現自定義的類加載器。


image.png

當一個類加載器收到類加載任務,會先交給其父類加載器去完成,因此最終加載任務都會傳遞到頂層的啟動類加載器,只有當父類加載器無法完成加載任務時,才會嘗試執行加載任務。

采用雙親委派的一個好處是比如加載位于rt.jar包中的類java.lang.Object,不管是哪個加載器加載這個類,最終都是委托給頂層的啟動類加載器進行加載,這樣就保證了使用不同的類加載器最終得到的都是同樣一個Object對象。

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