1.java程式的執行過程 java源文件->解析器->class文件->java類載入器->java運行時數據區->執行引擎 2.我們接下來看一下java運行時數據區 包含程式計數器,虛擬機棧,本地方法棧,方法區,堆,其中程式計數器,虛擬機棧,本地方法區屬於指令,方法區和堆屬於數據。 一、程式計數 ...
1.java程式的執行過程
java源文件->解析器->class文件->java類載入器->java運行時數據區->執行引擎
2.我們接下來看一下java運行時數據區
包含程式計數器,虛擬機棧,本地方法棧,方法區,堆,其中程式計數器,虛擬機棧,本地方法區屬於指令,方法區和堆屬於數據。
一、程式計數器
用來指示程式執行哪一條指令,這跟彙編語言的程式計數器的功能在邏輯上是一樣的。JVM規範中規定，如果線程執行的是非native方法，則程式計數器指向的是當前線程正在執行的位元組碼指令的地址和行號，如果線程執行的是native方法，則程式計數器中的值undefined。每個線程都有自己獨立的程式計數器。為什麼呢？因為多線程下，一個CPU內核同一時間只會執行一條線程中的指令，因此為了使每個線程線上程切換之後能夠恢復到切換之前的程式執行的位置，所以每個線程都有自己獨立的程式計數器。
二、Java虛擬機棧(VM Stack）
java虛擬機棧中存放的是一個個棧幀,棧是一種數據結構,數據結構是用來存放數據的,所以虛擬機棧也是用來存放數據的。存儲當前線程運行方法是所需要的 數據,指令和返回地址。當程式執行一個方法時,就會創建一個棧幀並壓入棧中,執行完畢,則會從棧幀中移除棧。虛擬機棧中有:局部變數表,操作數棧,動態鏈接,方法出口。
局部變數表:
存放局部變數的表,java的基本的數據類型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double),對象的引用（reference類型，它不等同於對象本身，可能是一個指向對象起始地址的引用指針，也可能是指向一個代表對象的句柄或其他與此對象相關的位置）和returnAddress類型（指向了一條位元組碼指令的地址），其中64位長度的long和double類型的數據會占用2個局部變數空間（Slot），其餘的數據類型只占用1個。局部變數表的大小在編譯器就可以確定其大小了，因此在程式執行期間局部變數表的大小是不會改變的。在Java虛擬機規範中，對這個區域規定了兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機棧可以動態擴展（當前大部分的Java虛擬機都可動態擴展，只不過Java虛擬機規範中也允許固定長度的虛擬機棧），如果擴展時無法申請到足夠的記憶體，就會拋出OutOfMemoryError異常。
操作數棧:
虛擬機把操作數棧作為它的工作區，程式中的所有計算過程都是在藉助於操作數棧來完成的，大多數指令都要從這裡彈出數據，執行運算，然後把結果壓回操作數棧。
動態連接: 每個棧幀都包含一個指向運行時常量池中該棧幀所屬方法的引用（指向運行時常量池：在方法執行的過程中有可能需要用到類中的常量,持有這個引用是為了支持方法調用過程中的動態連接. 方法返回地址: 當一個方法執行完畢之後，要返回之前調用它的地方，因此在棧幀中必須保存一個方法返回地址。 本地方法棧(Native Method Stack): 本地方法棧與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，它們之間的區別不過是虛擬機棧為虛擬機執行Java方法（也就是位元組碼）服務，而本地方法棧則 為虛擬機使用到的Native方法服務。與虛擬機棧一樣，本地方法棧區域也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。 三、方法區(Method Area）: 方法區與Java堆一樣，是各個線程共用的記憶體區域，它用於存儲已被虛擬機載入的類信息、常量、靜態變數、以及編譯器編譯後的代碼等。運行時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區的一部分。Class文件中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述信息外，還有一項信息是常量池（Constant Pool Table），用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類載入後進入方法區的運行時常量池中存放。在JVM規範中，沒有強制要求方法區必須實現垃圾回收。很多人習慣將方法區稱為“永久代”，是因為HotSpot虛擬機以永久代來實現方法區，從而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區一樣管理這部分區域，從而不需要專門為這部分設計垃圾回收機制。不過自從JDK7之後，Hotspot虛擬機便將運行時常量池從永久代移除了。 四、堆(Heap）: 在C語言中，程式員可以通過malloc函數和free函數在堆上申請和釋放空間。那麼在Java中是怎麼樣的呢？Java中的堆是用來存儲對象本身的以及數組（當然，數組引用是存放在Java棧中的），幾乎所有的對象實例都在這裡分配記憶體。在Java中，程式員基本不用去關心空間釋放的問題，Java的垃圾回收機制會自動進行處理。另外，堆是被所有線程共用的，在JVM中只有一個堆。 五、記憶體管理:JVM將記憶體劃分為6個部分：PC寄存器（也叫程式計數器）、虛擬機棧、堆、方法區、運行時常量池、本地方法棧
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PC寄存器（程式計數器）：用於記錄當前線程運行時的位置，每一個線程都有一個獨立的程式計數器，線程的阻塞、恢復、掛起等一系列操作都需要程式計數器的參與，因此必須是線程私有的。
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java 虛擬機棧：在創建線程時創建的，用來存儲棧幀，因此也是線程私有的。java程式中的方法在執行時，會創建一個棧幀，用於存儲方法運行時的臨時數據和中間結果，包括局部變數表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。這些棧幀就存儲在棧中。如果棧深度大於虛擬機允許的最大深度，則拋出StackOverflowError異常。
- 局部變數表：方法的局部變數列表，在編譯時就寫入了class文件
- 操作數棧：int x = 1; 就需要將 1 壓入操作數棧，再將 1 賦值給變數x
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java堆：java堆被所有線程共用，堆的主要作用就是存儲對象。如果堆空間不夠，但擴展時又不能申請到足夠的記憶體時，則拋出OutOfMemoryError異常。
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方法區：方發區被各個線程共用，用於存儲靜態變數、運行時常量池等信息。
- 本地方法棧：本地方法棧的主要作用就是支持native方法，比如在java中調用C/C++
六、垃圾回收機制:
(2)、可達性分析
設立若幹根對象（GC Root），每個對象都是一個子節點，當一個對象找不到根時，就認為該對象不可達。
3、怎麼回收？
- 標記——清除演算法
- 複製演算法
- 分代演算法
(1)、標記——清除演算法
遍歷所有的GC Root，分別標記處可達的對象和不可達的對象，然後將不可達的對象回收。
缺點是：效率低、回收得到的空間不連續
(2)、複製演算法
將記憶體分為兩塊，每次只使用一塊。當這一塊記憶體滿了，就將還存活的對象複製到另一塊上，並且嚴格按照記憶體地址排列，然後把已使用的那塊記憶體統一回 收。
優點是：能夠得到連續的記憶體空間
缺點是：浪費了一半記憶體
(3)、分代演算法
在java中，把記憶體中的對象按生命長短分為：
- 新生代：活不了多久就go die 了，比如局部變數
- 老年代：老不死的，活的久但也會go die，比如一些生命周期長的對象
- 永久代：千年王八萬年龜，不死，比如載入的class信息
- 有一點需要註意：新生代和老年代存儲在java虛擬機堆上 ；永久代存儲在方法區上
補充：java finalize()方法：
在被GC回收前，可以做一些操作，比如釋放資源。有點像析構函數，但是一個對象只能調用一次finalize()方法。
