Java后端開發(fā)三年，你不得不了解的JVM

JAVA程序員，三年是個(gè)坎，如果過了三年你還沒有去研究JVM的話，那么你這個(gè)程序員只能是板磚的工具了。下面來個(gè)JVM的解析可好？

JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機(jī)）的縮寫，也就是指的JVM虛擬機(jī)，屬于是一種虛構(gòu)出來的計(jì)算機(jī)，在我們實(shí)際的電腦上來進(jìn)行模擬各種計(jì)算機(jī)的功能的這么個(gè)東西。

因?yàn)橛辛薐VM的存在，搞JAVA的不再需要去關(guān)心什么時(shí)候去釋放內(nèi)存，也不會像C++程序員那樣為了一點(diǎn)點(diǎn)內(nèi)存而惆悵，對就是你，JVM虛擬機(jī)幫你把這些東西都完成了，那么我們來說說JAVA的JVM吧！

我們先來看看JVM的模型吧，之前在百度上看文檔，上面就說了幾個(gè)，方法區(qū)，堆，棧，計(jì)數(shù)器。沒了，很難受，于是看了深入理解JVM的書，也算是有點(diǎn)體會。

在深入理解JVM一書中提到，JVM運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)區(qū)域會劃分為幾個(gè)不同的區(qū)域，有方法區(qū)（Method Area），虛擬機(jī)棧（VM Stack），本地方法棧（Native Method Stack），堆（heap），程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register），下面就是書中的圖：

咱們一個(gè)一個(gè)來解釋: 先說程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）：程序計(jì)數(shù)器實(shí)際上就是用于存放下一條指令所在地址的地方，當(dāng)我們執(zhí)行一條指令的時(shí)候，要先知道他存放的指令位置，然后把指令帶到寄存器上這是就是獲取指令，然后程序計(jì)數(shù)器中的存貯地址會加1，然后這樣子循環(huán)的去執(zhí)行，而且程序計(jì)數(shù)器這個(gè)小的內(nèi)存區(qū)是“線程私有的內(nèi)存”。

為什么會是私有的呢？，在深入理解JVM一書中說的是虛擬機(jī)的多線程通過線程的輪流切換來切換分配處理器的執(zhí)行時(shí)間的方式來實(shí)現(xiàn)，說起來其實(shí)很拗口的，其實(shí)也就是說一個(gè)處理器，同一個(gè)時(shí)刻，只會執(zhí)行一個(gè)線程的指令，但是時(shí)間可能不均衡，可能第一分鐘在a線程，第二分鐘就去執(zhí)行b線程了，但是呢，為了保證切換回來還需要是一致的，那么每個(gè)線程中就會有一個(gè)獨(dú)立存在的程序計(jì)數(shù)器，獨(dú)立來存貯，為了保證不影響。所以他是一個(gè)“線程私有的內(nèi)存”。

程序計(jì)數(shù)器還有幾個(gè)特點(diǎn)：

• 如果線程正在執(zhí)行的是Java 方法，則這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令地址。

• 如果正在執(zhí)行的是Native 方法，則這個(gè)計(jì)數(shù)器值為空（Undefined）。

• 此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

分別解釋一下這三句話吧，這是深入理解java虛擬機(jī)中的原話，第一句好像已經(jīng)很直白了，沒的說，來說說第二句話吧

因?yàn)檫@個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是字節(jié)碼指令地址，但是Native(本地方法)；就比如說（System.currentTimeMillis()）他是通過C來實(shí)現(xiàn)，直接通過系統(tǒng)就能直接調(diào)用了不需要去編譯成需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令的話，那么就相當(dāng)于不過程序計(jì)數(shù)器，它沒有記錄的話，那他的計(jì)數(shù)器的值就肯定為空了。

第三句話 我們可以試試編譯一小段代碼，然后反編譯出來看看

也就是實(shí)際上是這個(gè)樣子的

public class Test{ public int test(){ int a = 10; //0 ...... int b = 20; //3....... int c = 30; //6...... return (a+b)*c; //11.... 13.... 14...執(zhí)行加減乘除操作 } }

上面的0,2，3,5,6,8....就是指令的偏移地址bipush就是入棧指令， 在執(zhí)行到test方法的時(shí)候，線程就會創(chuàng)建對應(yīng)的程序計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)器中放0,2，3,5,6,8....這些指令地址，所以計(jì)數(shù)器里改變的不是內(nèi)存的大小，它也就沒有溢出了。

下面我們再來說一下：JAVA虛擬機(jī)棧（VM Stack）

線程私有，生命周期和線程一樣，這個(gè)虛擬機(jī)棧描述的是JAVA方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，用于存局部變量，操作數(shù)棧，方法出口等信息的，上面那個(gè)bipush就是入棧指令，在這里最需要注意的就是他存放的是什么數(shù)據(jù).局部變量里面放的就是那些我們所知道的基本的數(shù)據(jù)類型，對象引用的話那就是一個(gè)地址。

在虛擬機(jī)規(guī)范里面還說，他的2個(gè)異常狀況：

• 一個(gè)是StackOverflowError異常，棧內(nèi)存溢出，這肯定很容易理解，就是棧的內(nèi)存不夠，你的請求線程太大。(固定長度的棧)

• 如果說在動態(tài)擴(kuò)展的過程中，申請的長度還是不夠，那么會拋出另外一個(gè)異常OutOfMemoryError異常。

本地方法棧（Native Method Stack） ：

它和虛擬機(jī)棧很類似，區(qū)別就在于虛擬機(jī)棧執(zhí)行的是JAVA方法，但是本地方法棧則是Native方法，其他的沒啥不同就連拋出異常都一樣的。

JAVA堆（heap）?在JVM一書中也有提到，Heap是在JAVA虛擬機(jī)中內(nèi)存占用最大的一個(gè)地方，也是所有線程共享的一個(gè)內(nèi)存區(qū)域，堆內(nèi)存中主要就是用于存放對象實(shí)例的。

幾乎是所有的對象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存，JAVA堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，那么現(xiàn)在重點(diǎn)來了，面試中問到最多的垃圾回收機(jī)制接下來就要仔細(xì)說說了。

內(nèi)存回收，現(xiàn)在都是進(jìn)行的分代算法，堆中也是，新生代，老年代，而且兩種垃圾回收機(jī)制是采用的不同的回收機(jī)制的，在新生代中，每次垃圾收集時(shí)都發(fā)現(xiàn)有大批對象死去，只有少量存活，那就選用復(fù)制算法，只需要付出少量存活對象的復(fù)制成本就可以完成收集。

而老年代中因?yàn)閷ο蟠婊盥矢?、沒有額外空間對它進(jìn)行分配擔(dān)保，就必須使用"標(biāo)記-清理"或"標(biāo)記-壓縮"算法來進(jìn)行回收，說回收機(jī)制先看看heap的分區(qū)(這個(gè)from和to 并不是絕對的，看對象處在哪個(gè)位置，GC的次數(shù)不一樣之后，那from和to會有相應(yīng)轉(zhuǎn)變)

分區(qū)一目了然，下面研究一下算法實(shí)現(xiàn)吧

Minor GC：GC新生代，

Full GC：老年代GC，

因?yàn)樾律袑ο蟮拇婊盥时容^低，所以一般采用復(fù)制算法，老年代的存活率一般比較高，一般使用”標(biāo)記-清理”或者”標(biāo)記-整理”算法進(jìn)行回收。

看了有幾天才明白啥意思，我說說我自己的見解吧，還是畫圖吧，

Minor GC：

我們每次new對象的時(shí)候都會先在新生代的Enden區(qū)放著也就是最開始 是這樣子的

然后在Enden用完的時(shí)候里面會出現(xiàn)待回收的

然后就來了把存活的對象復(fù)制放到Survior1（from）中，待回收的等待給他回收掉 就是這樣的

然后把Enden區(qū)清空回收掉

這樣的話 第一次GC就完成了，下面再往下走

當(dāng)Enden充滿的時(shí)候就會再次GC

先是這個(gè)樣子的

然后會把 Enden和Survoir1中的內(nèi)容復(fù)制到Survior中，

然后就會把Enden和Survior進(jìn)行回收

然后從Enden中過去的就相當(dāng)于次數(shù)少的，而從Survior1中過去的就相當(dāng)于移動了2次

這樣新生代的GC就執(zhí)行了2次了，

當(dāng)Enden再次被使用完成的時(shí)候，就會從Survior2復(fù)制到Survior1中，

接下來是連圖

經(jīng)過回收之后Surior1就變了，1對象是從Enden直接復(fù)制過來的，2對象是Enden-->Survior2-->Survior1 ，3對象則是從Enden-->Surivior1-->Survior2-->Survior1 復(fù)制過來的，這樣一步一步的執(zhí)行下去的時(shí)候，就是新生代的GC。

既然這樣，那為什么還會存在老年代呢？其實(shí)如果GC在執(zhí)行的時(shí)候有些對象一直沒有被回收，那么他移動次數(shù)就會無限的累計(jì)，每次從Surior（from）到Surior（to）的過程中就相當(dāng)于又增加了一次移動，當(dāng)他達(dá)到一定的次數(shù)的時(shí)候（默認(rèn)是15），就會移動到老年代里了，所以不存在不會被回收的對象，但是這個(gè)次數(shù)可以設(shè)置的，

-XX:MaxTenuringThreshold

就類似這樣子

其實(shí)上邊的這只是一種情況，還有就是如果對象太大，存不下，那就直接會進(jìn)入老年代。

還有那種默認(rèn)就是長期活著的也會進(jìn)入老年代，

而且這種復(fù)制算法的垃圾回收機(jī)制是比較浪費(fèi)內(nèi)存的，每次都會有一塊內(nèi)存區(qū)是閑著不干活的，但是優(yōu)點(diǎn)很明顯，簡單高效

以上就是GC中垃圾回收中的新生代復(fù)制算法解析，新生代的Minor GC也算是知道了不少東西了，以上就是一些個(gè)人的見解，圖比較清晰，容易理解，有不對的地方希望能夠各位同行指點(diǎn)一下。

看到這里了點(diǎn)個(gè)贊再走唄

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