JVM

运行在操作系统之上

java二进制字节码文件的运行环境

JVM的组成部分

java代码在编写完成后编译成字节码文件通过类加载器

来到运行数据区,主要作用是加载字节码到内存

包含

方法区/元空间 堆 程序计数器,虚拟机栈,本地方法栈等等

随后来到执行引擎,主要作用是翻译字节码为底层的系统指令

包含

解释器 即时编辑器 垃圾回收器GC

还有一部分是本地方法接口和本地库

使用原生的C和C++实现

程序计数器

线程私有的,内部保存的字节码的行号

用于记录正在执行的字节码指令的地址

程序计数器

线程私有

每个线程一份保存字节码的行号,用于记录正在执行的字节码指令的执行位置

当分片调度线程时,每次只需要重新从计数器记录的位置继续执行即可

JVM堆

主要用于保存对象的实例和数组等

当堆中内存空间满时,抛出OOM异常

Java内存结构

堆

分为年轻代和老年代

年轻代

分为Eden区 S0 S1

一开始对象会进入Eden区,在经历垃圾回收后依然存活就会移向s0,s1最终进入老年代

老年代

主要保存生命周期长的对象

永久代(java8之前)

功能同元空间

保存类信息,静态变量,常量,编译后的代码等

java8以后移至本地内存中,称为元空间

避免堆内存溢出

JVM栈

每个线程运行时所需要的内存,先进后出

每个线程的栈独立,线程安全

每个栈由多个栈帧组成,对应方法调用时占用的内存

每个线程只能有一个活动栈帧,即当前正在执行的方法对应的栈帧

垃圾回收不涉及栈内存,栈帧内存会在弹栈后自动释放

每个栈帧默认为1024k,栈内存大会导致线程数变少,因为每个线程都有自己独立的栈

如果方法内的局部变量没有逃逸出方法外(参数调用或者返回值),方法内的局部变量是线程安全的,因为不同线程调用同一个方法会创建不同栈帧执行

栈内存溢出问题

栈帧过多:递归调用等

栈帧过大

JVM方法区

运行时数据区的一部分

各个线程的共享内存区域

主要存储类的信息和运行时常量池

在hotspot虚拟机中,随虚拟机的开关创建释放

在jdk8之前存在堆中的永久代里

jdk8之后移到了本地内存(操作系统的内存)的元空间中

避免OOM

包括

class

classloader

运行常量池

类似于一张表

主要保存需要执行的类名,方法名,参数类型,字面量等信息

执行机器指令时,会根据符号地址去常量表进行查找得到需要的信息

常量池是.class文件中的,当类被加载时,就会将常量池信息存入运行时常量池

常量池和运行常量池

常量池存在.class字节码文件中,运行常量池

如果方法区中的内存无法满足分配请求,会抛出OOM异常

可以通过-XX:MaxMetaspaceSize=元空间大小m来设置元空间的最大容量

直接内存

不属于JVM中的内存结构,不由JVM进行管理

是虚拟机的系统内存,一般用于NIO操作时用于数据缓存区

分配和回收成本高,但读写性能好

NIO和BIO

BIO:

先切换到内核态,从磁盘中分批次读入系统缓冲区,再从系统缓冲区读入堆内存中的java缓冲区

NIO:

在系统内存中划出一块缓冲区(直接内存),系统和java都可以直接访问

避免了需要读入两次(两块缓冲区)的问题

类加载器

用于将字节码文件(.class文件)装载到运行数据区

主要分为四种

BootStrap ClassLoader

启动类加载器,C++编写,加载java核心库

ExtClassLoader

扩展类加载器,加载扩展jar包

AppClassLoader

应用类加载器,加载开发者自己编写的类

CustomizeClassLoader(不常用)

自定义类加载器,实现自定义类加载规则

类加载器的双亲委派模型

加载一个类时,会先委托上一级的加载器进行加载,如果上级加载器也有上级,就会继续向上委托.

如果顶级加载器(启动类加载器)无法加载此类,就会由子加载器进行加载

eg:

test -> AppClassLoader -> ExtClassLoader -> BootStrapClassLoader(无法加载)

回到AppClassLoader加载

String -> AppClassLoader -> ExtClassLoader -> BootStrapClassLoader(可加载)

由启动类加载器加载,其他加载器加载时直接执行即可

双亲委派机制的作用

避免类重复加载,保证唯一性

保证安全,类库API不会被修改

如果定义和核心库中相同的库和类,并自定义方法,就会出现报错

因为启动类加载器已经加载了同名类文件,如果重复加载就会对你自定义的同名类文件报错,防止恶意篡改核心API库