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Java虚拟机(Java Virtual Machine)


 

 

Java虚拟机(Java Virtual Machine)

 

 

JVM(Java Virtual Machine),Java虚机机,是JDK最底层的东西。只要能将源代码编译成字节码(.class)文件,就可以由JVM在不同平台上解释成机器指令来执行。所以,Java语言的平台无关性,实际上是因为有不同平台下的JVM的支持。

自动内存管理机制

Java程序的内存分配由JVM管理,所管理的内存划分为5个不同的数据区域。自动内存管理可归结为解决两个问题:给对象分配内存以及回收分配给对象内存。

程序计数器

用途:当前线程所执行的字节码的行号指示器。

生命周期:与线程相同。为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器。(线程私有)

虚拟机栈

用途:描述Java方法执行内存模型:每个方法执行会创建一个栈帧入栈,用来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息,方法执行完成时出栈。

生命周期:与线程相同。(线程私有)

本地方法栈

用途:与虚拟机栈类似,给Native方法使用。(线程私有)

生命周期:与线程相同。(线程私有)

堆区

用途:存放对象实例。

生命周期:虚拟机启动时创建。(线程共享)

设置大小:-Xmx和-Xms。

方法区

用途:存储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。

给对象分配内存

以HotSpot虚拟机为例

对象的创建

1、查找对应类的符号引用,没有则加载相应的类。

2、分配内存给新对象。

3、初始化零值。

4、设置对象头信息。(类元数据信息、哈希码等)。

5、初始化对象。

对象的内存布局

1、对象头:存储对象自身的运行时数据,如哈希码、线程持有的锁、GC分代年龄等。

2、实例数据:程序中定义的各种类型的字段内容。

3、对齐填充:起占位符作用,为满足对象起始地址是8字节的整数倍。

对象的访问定位

使用直接指针访问方式,即堆对象的引用直接指向对象地址。

回收分配给对象内存

垃圾收集(Garbage Collection,GC),上面三个线程私有区域在线程结束时内存就随着回收了,所以垃圾回收一般指的是堆区和方法区。

何时回收?

判断对象是存活还是死去,常有两种方法。

一、引用计数算法

给对象中添加一个引用计数器,每当一个地方引用它就加1,引用失效则减1,计数器为0则对象已死。但是Java虚拟机不是用这种,最主要原因是很难解决对象的循环引用问题。

二、可达性分析算法

通过一系列“GC Roots”的对象作为起始点,往下搜索引用对象,搜索所经过的路径称为引用链,当一个对象不在任何一个引用链上时,则该对象已死。(Java虚拟机用这种)

GC Roots的对象包括:

1、虚拟机栈中引用的对象。

2、方法区中类静态属性或常量引用的对象。

3、本地方法栈中JNI引用的对象。

如何回收?

不同厂商、不同版本的虚拟机所提供的垃圾收集器可能会有很大差别,这一块内容就不多深入。

虚拟机性能监控与故障处理工具

JDK的命令行工具

jps:列出正在运行的虚拟机进程。

jstat:监视虚拟机各种运行状态信息。

jinfo:实时地查看和调整虚拟机各项参数。

jmap:生成堆的转储快照。

jhat:与jmap配和使用,分析jmap生成的堆转储快照。

jstack:生成虚拟机当前时刻的线程快照。

JDK可视化工具

JConsole:用来内存监控、线程监控。

VisualVM:强大的运行监控和故障处理程序,还有性能分析等功能。对性能影响小,可直接用于生产环境。