JVM入门

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jvm生命周期

1、jvm启动
由引导类加载器bootstrap class loader通过创建一个初始类来完成的，这个类是由虚拟机具体的实现指定的。

2、jvm执行
执行java程序

3、jvm退出

程序正常执行结束；
程序在执行过程中出现异常或错误；
操作系统出现错误；
某线程调用Runtime类中halt()或System类中exit()

内存结构图

结构简图：

类加载器

三种类加载器：

BootstrapClassLoader 引导类加载器
是用C/C++实现的，用来加载java的核心类库，没有父加载器，用来加载拓展类加载器，系统类加载器；
出于安全考虑，Bootstrap加载器只加载 java、javax、sun开头的类。

ExtClassLoader 拓展类加载器
派生于ClassLoader，父类加载器是BootstrapClassLoader;
从jre/lib/ext目录加载类库

AppClassLoader 系统类加载器
派生于ClassLoader，父加载器是ExtClassLoader；
加载环境变量和系统属性，默认为应用程序的加载类

类加载过程：

获取加载器的方法

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// 获取当前类加载器
clazz.getClassLoader();
// 获取当前线程上下文的ClassLoader
Thread.currentThread().getContextClassLoader();
// 获取系统的ClassLoader
ClassLoader.getSystemClassLoader();
// 获取调用者的ClassLoader
DriverManager.getCallerClassLoader();

双亲委派机制

如果一个类的加载器收到了加载类的请求，并不会马上加载，而是将请求向上委托给父加载器，直到到达引导类加载器；如果父加载器能完成加载类的委托，则成功返回，否则，子加载器才会尝试自己加载。

好处：
1、安全，避免用户自定义的类动态加载，替换了java的核心类如String;
2、避免类的重复加载，JVM区分不同的类，不仅仅是根据类名，相同的类被不同的类加载器加载也是不同的两个类。

本地方法栈(Native Method Stack)

线程私有，native方法用来调用C/C++程序，在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码。

程序寄存器(Program Counter Register)

线程私有，存储指向下一条指令的地址。

方法区(Method Stack)

各个线程共享，它存储了每个类的结构信息：字段和方法数据、构造方法和普通方法的字节码内容、常量池（jdk1.8在堆中的元空间中）。
方法区是规范，不同虚拟机的实现不同。（类似于接口的不同实现）

虚拟机栈(JVM Stack)

主管程序的运行，在线程创建时创建，它的生命周期跟随线程的生命周期，线程结束时释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，是线程私有的。
8种基本数据类型，对象的引用变量，实例方法都是在栈内存中分配的。
栈帧中主要存储3类数据：
本地变量：输入、输出参数，方法中的变量
栈操作：记录进栈、出栈
栈帧数据：运行时数据、方法等

栈+堆+方法区的关系：

堆(Heap)

主管数据的存储，一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。
类加载器读取了类文件后，需要把类，方法，常、变量放入堆内存中，保存所有引用类型的真实信息。
逻辑上分为三个部分：新生区、养老区、元空间
物理上分为两个部分：新生区、养老区

垃圾回收过程

Eden区满了，触发第一次GC，称为Minor GC，将存活数据复制到From区，清空Eden区，

GC过程（复制 -> 清空 -> 互换），

当Eden区再次触发GC时，会扫描Eden区和From区，对两个区域进行垃圾回收，经过这次回收还存活的对象直接复制到To区，同时把这些数据的年龄加1，清空Eden区和From区，清空后的From区成为下次GC的To区，完成交换，如此交换15次，若数据还有存活则存入养老区。

养老区满了，开启Full GC，FGC多次，养老区也无法腾出空间了，抛出OOM

永久代

是一个常驻内存区域，用于存放jdk自身携带的Class,Interface元数据，即运行环境必需的类信息，存放的数据不会被垃圾回收器回收，关闭JVM才会释放。

GC判断对象可以被回收的两种方式

  • 引用计数法：每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用计数加一，减少一个引用计数减一，当计数为零时可以被回收。可能存在循环引用的问题，比如A对象引用B对象，而B对象中又引用了A对象，当他们都不再使用后，因为相互引用，引用计数=1，永远无法回收。

  • 可达性分析：从GC Roots向下搜索，搜索的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没用任何引用链相连时，说明该对象可回收。

    GC Roots的对象有：

    • 虚拟机栈中的引用的对象
    • 方法区中的静态属性引用的对象
    • 方法区中常量引用的对象
    • 本地方法栈中引用的对象