JVM加载,Java垃圾回收机制

JVM加载过程:

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写

JVM的组成部分

JVM加载,Java垃圾回收机制

1. 类加载器 Class Loader
类加载器的作用是加载类文件到内存，比如编写一个HelloWorld.java程序，然后通过javac编译生成class文件。由Class Loader将class文件加载到内存中。但是Class Loader加载class文件有格式要求。
注意：Class Loader只管加载，只要符合文件结构就加载，至于能不能运行，是由Execution Engine负责。
2. 执行引擎 Exexution Engine
执行引擎也叫作解释器，负责解释命令，提交操作系统执行。
3. 本地接口 Native Interface
本地接口的作用是为了融合不同的编程语言为Java所用。它的初衷是为了融合C/C++程序，Java诞生的时候是C/C++横行的时候，要想立足，必须要有一个聪明的、睿智的调用C/C++程序，于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码，它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载加载native libraries。目前该方法只有在与硬件有关的应用中才会使用，在企业级应用中已经比较少见，因为现在的异构领域间的通信很发达，比如可以使用Socket通信，也可以使用WebService等。
4. 运行数据区 Runtime data area
运行数据区使整个JVM的重点。我们所写的程序都被加载到这里，之后才开始运行，Java生态系统如此的繁荣，得益于该区域的优良自治。

JVM加载.class文件的原理机制

Java垃圾回收机制

在java中,内存动态分配和垃圾回收的问题交给JVM处理,

什么样的对象才是垃圾？

在Java中这个对象没有被其他对象所引用,该对象就是无用的.此对象称为垃圾.

Java中标记垃圾的算法有两种:1引用计数法和可达性分析算法,

1.引用计数法:

引用计数法就是给对象中添加一个引用计数器,每当一个地方引用,计数器+1,引用失效,计数器-1,任何时候计数器位0的对象就是不可能再被使用,可当做垃圾回收.

优点:执行效率高,程序执行受影响较小.

缺点:无法检测出循环引用的情况,导致内存泄漏.

public class MyObject {
    public MyObject childNode;
}

public class ReferenceCounterProblem {
    public static void main(String[] args) {
        MyObject object1 = new MyObject();
        MyObject object2 = new MyObject();
        object1.childNode = object2;
        object2.childNode = object1;
    }
}

object1和object2并没有任何价值，但是他们循环引用，造成内存泄露。

可达性分析算法

这个算法的基本思想就是通过一系列的称为 “GC Roots” 的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为引用链，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连的话，则证明此对象是不可用的。

那么什么对象可以作为GCRoot？

虚拟机栈中的引用对象
方法区中的常量引用对象
方法区中的类静态属性引用对象
本地方法栈中的引用对象
活跃线程中的引用对象

可达性分析算法如下图所示

JVM加载,Java垃圾回收机制

那么不可达的对象是否是必死之局呢？答案也是否定的

在可达性分析法中不可达的对象，它们暂时处于“缓刑阶段”，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程；可达性分析法中不可达的对象被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行 finalize 方法。当对象没有覆盖 finalize 方法，或 finalize 方法已经被虚拟机调用过时，虚拟机将这两种情况视为没有必要执行。被判定为需要执行的对象将会被放在一个队列中进行第二次标记，除非这个对象与引用链上的任何一个对象建立关联，否则就会被真的回收。

如何将垃圾回收？

在Java中存在着四种垃圾回收算法，标记清除算法、复制算法、标记整理算法以及分代回收算法。我们接下来会分别介绍他们。

标记清除算法

该算法分为“标记”和“清除”两个阶段：标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象，清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。它是最基础的收集算法，效率也很高，但是会带来两个明显的问题：

效率问题
空间问题（标记清除后会产生大量不连续的碎片）

该算法具体流程如下图所示

JVM加载,Java垃圾回收机制

复制算法

为了解决效率问题，我们开发出了复制算法。它可以将内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一块。当第一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块去，然后再把使用的空间一次清理掉。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

简单来说就是该对象分为对象面以及空闲面，对象在对象面上创建，对象面上存活的对象会被复制到空闲面，接下来就可以清除对象面的内存。

这种算法的优缺点也比较明显

优点：解决碎片化问题，顺序分配内存简单高效
缺点：只适用于存活率低的场景，如果极端情况下如果对象面上的对象全部存活，就要浪费一半的存储空间。

标记整理算法

为了解决复制算法的缺陷，充分利用内存空间，提出了标记整理算法。该算法标记阶段和标记清除一样，但是在完成标记之后，它不是直接清理可回收对象，而是将存活对象都向一端移动，然后清理掉端边界以外的内存。如下图所示：

JVM加载,Java垃圾回收机制

分代收集算法

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，这种算法就是根据具体的情况选择具体的垃圾回收算法。一般将 java 堆分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

比如在新生代中，每次收集都会有大量对象死去，所以可以选择复制算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。而老年代的对象存活几率是比较高的，而且没有额外的空间对它进行分配担保，所以我们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。

Java手动回收垃圾:

1.对象=null;

2.System.gc();

如果内存确实很紧张，调用System.gc() 方法来建议垃圾回收器开始回收垃圾。通知GC运行，但是Java语言规范并不保证GC一定会执行。

3.finalize()

finalize()是在java.lang.Object里定义的，也就是说每一个对象都有这么个方法。这个方法在gc启动，该对象被回收的时候被调用。其实gc可以回收大部分的对象（凡是new出来的对象，gc都能搞定，一般情况下我们又不会用new以外的方式去创建对象），所以一般是不需要程序员去实现finalize的。
特殊情况下，需要程序员实现finalize，当对象被回收的时候释放一些资源，比如：一个socket链接，在对象初始化时创建，整个生命周期内有效，那么就需要实现finalize，关闭这个链接。
　　使用finalize还需要注意一个事，调用super.finalize();

　　一个对象的finalize()方法只会被调用一次，而且finalize()被调用不意味着gc会立即回收该对象，所以有可能调用finalize()后，该对象又不需要被回收了，然后到了真正要被回收的时候，因为前面调用过一次，所以不会调用finalize()，产生问题。所以，推荐不要使用finalize()方法，它跟析构函数不一样。

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JVM的组成部分

JVM加载.class文件的原理机制

Java垃圾回收机制

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