淺聊JVM--基礎版

一、來源

jvm共有三種

• Sun公司： HotSpot使用最多
• BEA：JRockit
• IBM：J9VM

​ 今天我們主要瞭解的是Sun公司的HotSpot（關於HotSpot的愛恨情仇這裡就不做過多解釋了。）我們以前測試jdk是否安裝成功，java的環境變數是否配置成功會使用java -version命令來檢查。有一個細節大家可以看一下，cmd輸入java -version回車後，可以查看jvm。上圖

​ 大家可以看到，我們目前使用大都是Sun公司的產品。那麼jvm處於什麼位置呢？其實jvm是在操作系統之上，和硬體並無直接聯繫。

面試題：jvm、jdk、jre的區別？

二、概述

​ JVM是Java Virtual Machine的縮寫，通俗來說也就是運行Java代碼的容器。當項目啟動時，會根據jvm相關配置參數，在電腦的記憶體中開啟一片空間用於運行jvm，之後Java相關代碼就會被載入進jvm中運行。那麼為什麼Java代碼可以實現“一次編譯，到處運行”的機制應該就與jvm有關了吧。

Java作為一種高級語言，要讓電腦執行Java程式，也得需要經過編碼-->編譯-->運行步驟。但是Java編譯程式並不能將Java源代碼直接編譯為電腦能識別的0/1指令，而是編譯為位元組碼文件(.class)這時候就需要jvm將位元組碼文件翻譯為與平臺有關的0/1指令。所以有了jvm，Java程式就達到了“一次編譯到處運行”的目的。所以其跨平臺好的根本原因就是因為jvm的存在。但是JVM並不代表就可以執行class了，JVM執行.class還需要JRE下的lib類庫的支持，尤其是rt.jar。

​ 它的記憶體空間包括方法區、堆、方法棧、本地方法棧、PC寄存器。（以上5塊又成為運行時數據區）。我們剛纔也提到，Java源代碼經過Java編譯程式。能夠產生相應的.class文件，也就是位元組碼文件。位元組碼文件經過jvm中的解釋器，再次編譯成特定機器上的機器碼指令。上圖：

關於類載入器是如何工作的，大家可以參考文章：

[Java 類載入和類載入器 - 掘金 (juejin.cn)](https://juejin.cn/post/7226665757882236986)

面試題：什麼是雙親委派原則？

面試題：JNI（Java Native Interface）Java本地方法介面中Native關鍵字的作用？

我們今天主要淺聊一下PC寄存器、方法區、棧、堆

三、PC寄存器

​ 程式計數器（Program Count Register）：每個線程都有一個程式計數器，它是線程私有，是用來存儲指向下一條指令的地址，也就是即將來執行的指令代碼。在執行引擎讀取下一條指令，是一個非常小的記憶體空間。（關於程式計數器更多的細節或者是在迴圈、判斷等條件下PC是如何跳轉的，大家可以參考《電腦組成原理》類資料瞭解更多底層原理。）

四、方法區

​ 方法區（Method Area）：只是 JVM 規範中定義的一個概念，用於存儲被 JVM 載入的類信息、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的代碼等數據。具體放在哪裡，不同的實現可以放在不同的地方。HotSpot VM把 GC 分代收集擴展至方法區，即使用 Java 堆的永久代來實現方法區。（關於什麼是永久代，請向下看）

面試題：一張白紙，畫出對象實例化過程的記憶體圖？

五、棧

​ 棧（Stack）：裡面放的是8大基本數據類型+對象引用+實例的方法。棧記憶體里，主管程式的運行，生命周期和線程同步，線程結束，棧記憶體也就釋放了，棧記憶體結束，程式也就結束了。

​ 我們都知道在Java中，程式員不需要顯示的去釋放一個對象的記憶體的，而是由虛擬機自行回收垃圾，那麼垃圾回收的過程不會涉及到棧（也就是說棧不存在垃圾回收的情況）

棧基於後進先出的特性，當執行完成後，會被彈出棧。

為什麼main()是先執行，最後結束？（因為一開始是main（）方法最先入棧，最後彈出，結束執行）

棧溢出的問題（StackOverflow）

看下一面一段程式：

jvm中的棧為：

六、堆

​ 堆：（Heap）運行時數據區，是被線程共用的一塊記憶體區域，創建的對象和數組都保存在 Java 堆記憶體中，也是垃圾收集器進行 垃圾收集的最重要的記憶體區域。堆記憶體細分為3個區域：

• 新生區（伊甸園去）--->Young/New（Eden Space）
• 養老區（Old）
• 永久區（Perm）

新生區又可以分為伊甸園區（Eden Space）、幸存0區、幸存1區，（幸存0區又可以稱為SurvivorFrom區、幸存1區可以稱為SurvivorTo區。From區和To區是可以來回動態交換的，具體什麼原因，大家可以查閱資料）

伊甸園區：所有的對象都是在伊甸園區new出來的。

幸存者（0、1）區：在伊甸園區里經過一次輕GC後活下來的進入幸存（0、1）區，被清理掉的就死亡掉。（關於GC是如何進行垃圾回收的，大家可以自行查閱資料，這裡只是簡單瞭解）

養老區：在經過多次的輕GC處理後，幸存（0，1）區也都滿了，會觸發重GC來進行清理伊甸園區和幸存（0，1）區，那麼進入養老區的就是重GC也未殺死的。若養老區也滿了，就相當於記憶體已滿，報OOM錯誤（java.lang.OutOfMemoryError:Java heap sapce）

聽聞：99%的對象都是臨時對象，能進入養老區的不多，所以OOM的錯誤也很少見。

面試題：工作中，遇到OOM了，你是怎麼排查的？

1、嘗試擴大堆記憶體空間，如果還滿，可能有垃圾代碼存在

2、分析記憶體，使用專業工具看哪裡出了問題

[面試官：工作中遇到過 OOM 嗎？你是怎麼排查的？ - 知乎 (zhihu.com)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/165981061)

擴大記憶體空間參數：

（具體的參數設置大家自己查閱）

例如：

永久區：這個區域常駐記憶體，用來存放JDK自身攜帶的Class對象，Interface元數據，存儲的是java運行時的一些環境或類信息，該區域不存在垃圾回收GC。關閉虛擬機就會釋放這個記憶體。

關於永久區的更新換代：

jdk1.6之前：永久代，常量池在方法區

jdk1.7：永久代，但是慢慢退化了（去永久代）常量池在堆中

jdk1.8之後：無永久代，常量池在元空間

方法區又稱非堆，本質還是堆，只是為了區分概念。

OK，結束！！！

資料參考：

狂神說Java

JVM入門筆記