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思考: JVM由那些部分組成,運(yùn)行流程是什么?
好處:
一次編寫,到處運(yùn)行
自動內(nèi)存管理,垃圾回收機(jī)制
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思考:JVM由哪些部分組成,運(yùn)行流程是什么?
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從圖中可以看出 JVM 的主要組成部分
ClassLoader(類加載器)
Runtime Data Area(運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū),內(nèi)存分區(qū))
Execution Engine(執(zhí)行引擎)
Native Method Library(本地庫接口)
運(yùn)行流程:
1.類加載器(ClassLoader):把Java代碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼
2.運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)(Runtime Data Area):把字節(jié)碼加載到內(nèi)存中,而字節(jié)碼文件只是JVM的一套指令集規(guī)范,并不能直接交給底層系統(tǒng)去執(zhí)行,而是有執(zhí)行引擎運(yùn)行
3.執(zhí)行引擎(Execution Engine):將字節(jié)碼翻譯為底層系統(tǒng)指令,再交由CPU執(zhí)行去執(zhí)行,此時需要調(diào)用其他語言的本地庫接口(Native Method Library)來實現(xiàn)整個程序的功能。
程序計數(shù)器:線程私有的,內(nèi)部保存的字節(jié)碼的行號。用于記錄正在執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址。
javap -verbose xx.class 打印堆棧大小,局部變量的數(shù)量和方法的參數(shù)。
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java虛擬機(jī)對于多線程是通過線程輪流切換并且分配線程執(zhí)行時間。在任何的一個時間點上,一個處理器只會處理執(zhí)行一個線程,如果當(dāng)前被執(zhí)行的這個線程它所分配的執(zhí)行時間用完了【掛起】。處理器會切換到另外的一個線程上來進(jìn)行執(zhí)行。并且這個線程的執(zhí)行時間用完了,接著處理器就會又來執(zhí)行被掛起的這個線程。
那么現(xiàn)在有一個問題就是,當(dāng)前處理器如何能夠知道,對于這個被掛起的線程,它上一次執(zhí)行到了哪里?那么這時就需要從程序計數(shù)器中來回去到當(dāng)前的這個線程他上一次執(zhí)行的行號,然后接著繼續(xù)向下執(zhí)行。
程序計數(shù)器是JVM規(guī)范中唯一一個沒有規(guī)定出現(xiàn)OOM的區(qū)域,所以這個空間也不會進(jìn)行GC
Java堆是Java虛擬機(jī)(JVM)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分,線程共享的區(qū)域:主要用來保存對象實例,數(shù)組等,當(dāng)堆中沒有內(nèi)存空間可分配給實例,也無法再擴(kuò)展時,則拋出OutOfMemoryError異常。
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Java堆的一些重要信息:
年輕代: 年輕代被劃分為三部分,Eden區(qū)和兩個大小嚴(yán)格相同的Survivor區(qū),根據(jù)JVM的策略,在經(jīng)過幾次垃圾收集后,任然存活于Survivor的對象將被移動到老年代區(qū)間。
老年代: 在新生代中經(jīng)歷了一些輪次的對象最終會被晉升到老年代。老年代使用不同的垃圾收集算法,通常采用"標(biāo)記-清理"或"標(biāo)記-整理"的方式進(jìn)行垃圾回收。
持久代: 在Java 8之前的版本中,持久代用于存儲類信息、方法信息等。從Java 8開始,持久代被元空間(Metaspace)取代,類信息被存儲在本地內(nèi)存中。
元空間: 保存的類信息、靜態(tài)變量、常量、編譯后的代碼
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為了避免方法區(qū)出現(xiàn)OOM,所以在java8中將堆上的方法區(qū)【永久代】給移動到了本地內(nèi)存上,重新開辟了一塊空間,叫做元空間。那么現(xiàn)在就可以避免掉OOM的出現(xiàn)了。
在 HotSpot JVM 中,永久代( ≈ 方法區(qū))中用于存放類和方法的元數(shù)據(jù)以及常量池,比如Class 和 Method。每當(dāng)一個類初次被加載的時候,它的元數(shù)據(jù)都會放到永久代中。
永久代是有大小限制的,因此如果加載的類太多,很有可能導(dǎo)致永久代內(nèi)存溢出,即OutOfMemoryError,為此不得不對虛擬機(jī)做調(diào)優(yōu)。
那么,Java 8 中 PermGen 為什么被移出 HotSpot JVM 了?
官網(wǎng)給出了解釋:http://openjdk.java/jeps/122
This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.移除永久代是為融合HotSpot JVM與 JRockit VM而做出的努力,因為JRockit沒有永久代,不需要配置永久代。
1)由于 PermGen 內(nèi)存經(jīng)常會溢出,引發(fā)OutOfMemoryError,因此 JVM 的開發(fā)者希望這一塊內(nèi)存可以更靈活地被管理,不要再經(jīng)常出現(xiàn)這樣的 OOM。
2)移除 PermGen 可以促進(jìn) HotSpot JVM 與 JRockit VM 的融合,因為 JRockit 沒有永久代。
準(zhǔn)確來說,Perm 區(qū)中的字符串常量池被移到了堆內(nèi)存中是在 Java7 之后,Java 8 時,PermGen 被元空間代替,其他內(nèi)容比如類元信息、字段、靜態(tài)屬性、方法、常量等都移動到元空間區(qū)。比如 java/lang/Object 類元信息、靜態(tài)屬性 System.out、整型常量等。
元空間的本質(zhì)和永久代類似,都是對 JVM 規(guī)范中方法區(qū)的實現(xiàn)。不過元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于:元空間并不在虛擬機(jī)中,而是使用本地內(nèi)存。因此,默認(rèn)情況下,元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制。
Java Virtual machine Stacks (java 虛擬機(jī)棧)
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1)垃圾回收是否涉及棧內(nèi)存?
垃圾回收主要指就是堆內(nèi)存,當(dāng)棧幀彈棧以后,內(nèi)存就會釋放
2)棧內(nèi)存分配越大越好嗎?
未必,默認(rèn)的棧內(nèi)存通常為1024k
棧幀過大會導(dǎo)致線程數(shù)變少,例如,機(jī)器總內(nèi)存為512m,目前能活動的線程數(shù)則為512個,如果把棧內(nèi)存改為2048k,那么能活動的棧幀就會減半
3)方法內(nèi)的局部變量是否線程安全?
棧內(nèi)存溢出情況
總結(jié):
1)堆解決的是對象實例存儲的問題,垃圾回收器管理的主要區(qū)域。
2.)方法區(qū)可以認(rèn)為是堆的一部分,用于存儲已被虛擬機(jī)加載的信息,常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼。
3)棧解決的是程序運(yùn)行的問題,棧里面存的是棧幀,棧幀里面存的是局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。
4)本地方法棧與棧功能相同,本地方法棧執(zhí)行的是本地方法,一個Java調(diào)用非Java代碼的接口。
5)程序計數(shù)器(PC寄存器) 程序計數(shù)器中存放的是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行數(shù)。JVM工作時就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一個需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。
面試官:JVM由那些部分組成,運(yùn)行流程是什么?
候選人:
在JVM中共有四大部分,分別是ClassLoader(類加載器)、Runtime Data Area(運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū),內(nèi)存分區(qū))、Execution Engine(執(zhí)行引擎)、Native Method Library(本地庫接口)
它們的運(yùn)行流程是:
第一,類加載器(ClassLoader)把Java代碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼
第二,運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)(Runtime Data Area)把字節(jié)碼加載到內(nèi)存中,而字節(jié)碼文件只是JVM的一套指令集規(guī)范,并不能直接交給底層系統(tǒng)去執(zhí)行,而是有執(zhí)行引擎運(yùn)行
第三,執(zhí)行引擎(Execution Engine)將字節(jié)碼翻譯為底層系統(tǒng)指令,再交由CPU執(zhí)行去執(zhí)行,此時需要調(diào)用其他語言的本地庫接口(Native Method Library)來實現(xiàn)整個程序的功能。
面試官:好的,你能詳細(xì)說一下 JVM 運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)嗎?
候選人:
嗯,好~
運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)包含了堆、方法區(qū)、棧、本地方法棧、程序計數(shù)器這幾部分,每個功能作用不一樣。
面試官:好的,你再詳細(xì)介紹一下程序計數(shù)器的作用?
候選人:
嗯,是這樣~~
java虛擬機(jī)對于多線程是通過線程輪流切換并且分配線程執(zhí)行時間。在任何的一個時間點上,一個處理器只會處理執(zhí)行一個線程,如果當(dāng)前被執(zhí)行的這個線程它所分配的執(zhí)行時間用完了【掛起】。處理器會切換到另外的一個線程上來進(jìn)行執(zhí)行。并且這個線程的執(zhí)行時間用完了,接著處理器就會又來執(zhí)行被掛起的這個線程。這時候程序計數(shù)器就起到了關(guān)鍵作用,程序計數(shù)器在來回切換的線程中記錄他上一次執(zhí)行的行號,然后接著繼續(xù)向下執(zhí)行。
面試官:你能給我詳細(xì)的介紹Java堆嗎?
候選人:
Java中的堆術(shù)語線程共享的區(qū)域。主要用來保存對象實例,數(shù)組等,當(dāng)堆中沒有內(nèi)存空間可分配給實例,也無法再擴(kuò)展時,則拋出OutOfMemoryError異常。
在JAVA8中堆內(nèi)會存在年輕代、老年代
1)Young(新生代)區(qū)被劃分為三部分,Eden區(qū)和兩個大小嚴(yán)格相同的Survivor區(qū),其中,Survivor區(qū)間中,某一時刻只有其中一個是被使用的,另外一個留做垃圾收集時復(fù)制對象用。在Eden區(qū)變滿的時候, GC就會將存活的對象移到空閑的Survivor區(qū)間中,根據(jù)JVM的策略,在經(jīng)過幾次垃圾收集后,任然存活于Survivor的對象將被移動到Tenured區(qū)間。
2)Tenured(老年代)區(qū)主要保存生命周期長的對象,一般是一些老的對象,當(dāng)一些對象在Young復(fù)制轉(zhuǎn)移一定的次數(shù)以后,對象就會被轉(zhuǎn)移到Tenured區(qū)。
面試官:什么是虛擬機(jī)棧
候選人:
虛擬機(jī)棧是描述的是方法執(zhí)行時的內(nèi)存模型,是線程私有的,生命周期與線程相同,每個方法被執(zhí)行的同時會創(chuàng)建棧楨。保存執(zhí)行方法時的局部變量、動態(tài)連接信息、方法返回地址信息等等。方法開始執(zhí)行的時候會進(jìn)棧,方法執(zhí)行完會出棧【相當(dāng)于清空了數(shù)據(jù)】,所以這塊區(qū)域不需要進(jìn)行 GC。
面試官:能說一下堆棧的區(qū)別是什么嗎?
候選人:
有這幾個區(qū)別
第一,棧內(nèi)存一般會用來存儲局部變量和方法調(diào)用,但堆內(nèi)存是用來存儲Java對象和數(shù)組的的。堆會GC垃圾回收,而棧不會。
第二、棧內(nèi)存是線程私有的,而堆內(nèi)存是線程共有的。
第三、兩者異常錯誤不同,但如果棧內(nèi)存或者堆內(nèi)存不足都會拋出異常。
棧空間不足:java.lang.StackOverFlowError。
堆空間不足:java.lang.OutOfMemoryError。
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