Java虚拟机学习总结一
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2022-07-15 13:56:07
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Java运行包括4个方面，Java代码(.java)、Java编译文件(.class)，Java虚拟机，Java应用程序接口。Java代码通过编译器编译成为类文件，然后被装载到字节码内存中，通过类加载放入虚拟机中，最后通过操作系统和适配器实现，而JVM则处于核心地位。
Java虚拟机
Java虚拟机是java基础部分，Java语言具有跨平台的特性，这也是由JVM来实现的。更准确地说，是Sun利用JVM在不同平台上的实现帮我们把平台相关性的问题给解决了。Java语言支持通过JNI（Java Native Interface）来实现本地方法的调用，但是需要注意到，如果你在Java程序用调用了本地方法，那么你的程序就很可能不再具有跨平台性，即本地方法会破坏平台无关性。JVM包括类加载子系统、运行数据区、执行引擎和本地方法接口。
（生命周期总结：当一个java程序启动时，JVM就产生一个实例；程序结束是，实例也就消失了。Java虚拟机通常开始与一个main方法，这个方法是public static void修饰，JVM要调用必须是public，并且不通过对象调用，所以是static，而且由于JVM已经是底层，不会有任何返回，返回类型就成了void。）
运行时数据区
即内存空间，通常我们配置-Xms、-Xmx信息都是设置的内存，Xms表示初始内存，Xmx表示最大内存，Xmn表示设置年轻代内存等等。内存空间主要由Java堆heap、方法区method area、本地方法栈、程序计数器、Java栈组成。其中Java堆、方法取每个线程公有，而本地方法栈、程序计数器、Java栈是线程私有。
程序计数器
一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码的行号指示器。Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换执行，一个确定时刻，一个处理器确切说是一个内核，只会执行一条线程的指令，为了线程切换能够恢复正确位置，所以需要有一个独立的程序计数器。
Java虚拟机栈
同样为线程私有，就是java方法执行的内存模型，每个方法执行时都会同时创建一个栈帧，用户存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口信息。每一个方法被调用直至完成过程，就是入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了各种基本数据类型，对象引用类型（一个指向对象起始地址的引用指针，或者一个代表对象相关的位置），和returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，并且空间已经固定，不会改变。
（后期学习：查看java字节码，使用 javap -verbose class文件；java -verbose文件名称 注此处没得后缀 是查看加载了哪些jar包和文件；javac -verbose java文件 是看虚拟器加载类哪些东西）
本地方法栈
本地方法栈与Java栈基本一样，只不过Java虚拟机栈是处理java方法（字节码）服务，而本地方法栈是为虚拟机使用Native方法服务。
Java堆 Heap
Java堆是虚拟机内存中最大的一块，Java对是被所有线程共享的一块内存区，用来存放对象实例。Java堆也是垃圾收集器管理的主要区域，由于现在垃圾收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java堆基本可以分为新生代、老年代和持久代，新生代再分为Eden空间、From survivor空间和To survivor空间。
新生代：用于存放新生的对象，对象在分配时首先分配到Eden区，当Eden区没有足够空间时，就会进行一次minor GC。通过-Xmn设置新生代大小，-XX:NewRatio=参数 设置新生代与老年代的内存空间比，-XX:SurvivorRation=参数 设置Eden区和Survivor比。
当Eden区进行minor GC后，如果对象经过一次回收并且还存活，能被Survivor去接收，就会移到Survivor（From）区，包括原From去中的对象，并将其年龄设置为1，每熬过一次minor GC年龄就会加1，当达到一定年龄后，就会晋升到老年代中。每次进行GC操作（Eden和From区），From区对象引入to区，并且和To区进行逻辑互换，保证一个Survivor区是空的，如果在放入To或者survivor区中内存不够时，会被放入Old区。Survivor设计成为两个区，应该回收中筛选更符合Old区条件的对象，因为Old区进行回收代价比较高
老年代：存放生命周期长的对象，或者是大对象（包括Eden区或者Survivor区无法放下的对象），当Old区被占满时就会进行完成的垃圾回收Full GC（Major GC）包括新生代。Full GC完成后，留下来的内存就会方法Permanent区（持久代）中。
方法区
方法区和Java堆一样，是各个线程共有的公共区域，用来存放已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。也可以被称作“永久代”，但两者本质上并不一样，只是把GC分代收集扩展到方法区了，相对Java堆而言，垃圾收集行为在访法区比较少见，主要针对常量池的回收和对类型的卸载。
运行时常量池
运行时常量池是属于方法区的一部分，是存放编译期生成的各种字面量和符号引用，当类被加载后，这些信息就会放入到访法区运行时常量池中。另外，运行区常量还具有动态特征，不要求常量一定要在编译期产生，运行期间也可能将新的常量放入常量池中，如String的intern方法。
直接内存
不是JVM中一部分，是由于new I/O 可以使用native直接分配堆外内存，然后通过存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。
Java虚拟机
Java虚拟机是java基础部分，Java语言具有跨平台的特性，这也是由JVM来实现的。更准确地说，是Sun利用JVM在不同平台上的实现帮我们把平台相关性的问题给解决了。Java语言支持通过JNI（Java Native Interface）来实现本地方法的调用，但是需要注意到，如果你在Java程序用调用了本地方法，那么你的程序就很可能不再具有跨平台性，即本地方法会破坏平台无关性。JVM包括类加载子系统、运行数据区、执行引擎和本地方法接口。
（生命周期总结：当一个java程序启动时，JVM就产生一个实例；程序结束是，实例也就消失了。Java虚拟机通常开始与一个main方法，这个方法是public static void修饰，JVM要调用必须是public，并且不通过对象调用，所以是static，而且由于JVM已经是底层，不会有任何返回，返回类型就成了void。）
运行时数据区
即内存空间，通常我们配置-Xms、-Xmx信息都是设置的内存，Xms表示初始内存，Xmx表示最大内存，Xmn表示设置年轻代内存等等。内存空间主要由Java堆heap、方法区method area、本地方法栈、程序计数器、Java栈组成。其中Java堆、方法取每个线程公有，而本地方法栈、程序计数器、Java栈是线程私有。
程序计数器
一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码的行号指示器。Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换执行，一个确定时刻，一个处理器确切说是一个内核，只会执行一条线程的指令，为了线程切换能够恢复正确位置，所以需要有一个独立的程序计数器。
Java虚拟机栈
同样为线程私有，就是java方法执行的内存模型，每个方法执行时都会同时创建一个栈帧，用户存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口信息。每一个方法被调用直至完成过程，就是入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了各种基本数据类型，对象引用类型（一个指向对象起始地址的引用指针，或者一个代表对象相关的位置），和returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，并且空间已经固定，不会改变。
（后期学习：查看java字节码，使用 javap -verbose class文件；java -verbose文件名称 注此处没得后缀 是查看加载了哪些jar包和文件；javac -verbose java文件 是看虚拟器加载类哪些东西）
本地方法栈
本地方法栈与Java栈基本一样，只不过Java虚拟机栈是处理java方法（字节码）服务，而本地方法栈是为虚拟机使用Native方法服务。
Java堆 Heap
Java堆是虚拟机内存中最大的一块，Java对是被所有线程共享的一块内存区，用来存放对象实例。Java堆也是垃圾收集器管理的主要区域，由于现在垃圾收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java堆基本可以分为新生代、老年代和持久代，新生代再分为Eden空间、From survivor空间和To survivor空间。
新生代：用于存放新生的对象，对象在分配时首先分配到Eden区，当Eden区没有足够空间时，就会进行一次minor GC。通过-Xmn设置新生代大小，-XX:NewRatio=参数 设置新生代与老年代的内存空间比，-XX:SurvivorRation=参数 设置Eden区和Survivor比。
当Eden区进行minor GC后，如果对象经过一次回收并且还存活，能被Survivor去接收，就会移到Survivor（From）区，包括原From去中的对象，并将其年龄设置为1，每熬过一次minor GC年龄就会加1，当达到一定年龄后，就会晋升到老年代中。每次进行GC操作（Eden和From区），From区对象引入to区，并且和To区进行逻辑互换，保证一个Survivor区是空的，如果在放入To或者survivor区中内存不够时，会被放入Old区。Survivor设计成为两个区，应该回收中筛选更符合Old区条件的对象，因为Old区进行回收代价比较高
老年代：存放生命周期长的对象，或者是大对象（包括Eden区或者Survivor区无法放下的对象），当Old区被占满时就会进行完成的垃圾回收Full GC（Major GC）包括新生代。Full GC完成后，留下来的内存就会方法Permanent区（持久代）中。
方法区
方法区和Java堆一样，是各个线程共有的公共区域，用来存放已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。也可以被称作“永久代”，但两者本质上并不一样，只是把GC分代收集扩展到方法区了，相对Java堆而言，垃圾收集行为在访法区比较少见，主要针对常量池的回收和对类型的卸载。
运行时常量池
运行时常量池是属于方法区的一部分，是存放编译期生成的各种字面量和符号引用，当类被加载后，这些信息就会放入到访法区运行时常量池中。另外，运行区常量还具有动态特征，不要求常量一定要在编译期产生，运行期间也可能将新的常量放入常量池中，如String的intern方法。
直接内存
不是JVM中一部分，是由于new I/O 可以使用native直接分配堆外内存，然后通过存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。
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