JVM:内存与垃圾回收篇
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1.Java虚拟机
Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码到其内部，解释/编译为对应平台上的机器指令执行。
特点
- 一次编译，到处运行
- 自动内存管理
- 自动垃圾回收功能
JVM的位置
JVM的整体结构
Java代码执行流程
Java程序---->编译---->字节码文件---->执行
JVM的架构模型
Java编译器输入的指令流一种是基于栈的指令级架构，另外一种是基于寄存器的指令集架构。
具体来说，这两种架构之间的区别：
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基于栈式架构的特点
- 设计和实现更简单，适用于资源受限的系统；
- 避开了寄存器的分配难题；使用零地址指令方式分配。
- 指令流中的指令大部分是零地址指令，其执行过程依赖于操作栈。指令集更小，编译器容易实现。
- 不需要硬件支持，可移植性更好，更好地实现跨平台。
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基于寄存器架构的特点
- 典型的应用是x86的二进制指令集；比如传统的PC以及Android的Davlik虚拟机
- 指令集架构则完全依赖硬件，可移植性差
- 性能优秀和执行更高效；
- 花费更少的指令去完成操作
- 在大部分情况下，基于寄存器架构的指令集往往都是一地址指令、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主
栈：跨平台性、指令集小、指令多；执行性能比寄存器差。
虚拟机的启动
Java虚拟机的启动是通过引导类加载器（bootstrap class loader）创建一个初始类（initial class）来完成的，这个类是由虚拟机的具体实现指定的。
虚拟机的执行
- 一个运行中的Java虚拟爱有着一个清晰的任务；执行Java程序
- 程序开始执行时它才执行，程序结束时它就停止
- 执行一个所谓的Java程序的时候，真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。
虚拟机的退出
有如下的几种情况：
- 程序正常执行结束
- 程序在执行过程中遇到了异常或者错误而异常终止
- 由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止
- 某线程调用Runtime类或System类的的exit方法，或Runtime类的halt方法，并且Java安全管理器也允许这次exit或者halt操作。
- 除此之外，JNI（Java Native Interface）规范描述了用JNI Invocation API来加载或者卸载Java虚拟机时，Java虚拟机的退出情况。
SUN Classic VM
- Sun公司推出了一款名为Sun Classic VM的Java虚拟机，同时也是第一款商用Java虚拟机。
- 这款虚拟机内部只提供解释器
- 如果使用JIT编译器，就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器，JIT就会接管虚拟机的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作。
- 现在hotspot内置了此虚拟机。
Exact VM
- 为了解决上一个虚拟机的问题，jdk1.2时，sun提供了此虚拟机
- Exact Memory Management：准确式内存管理
- 也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management
- 虚拟机可以知道内存中某个位置的数据是什么类型。
- 具备现代高性能虚拟机的雏形
- 热点探测
- 编译器与解释器混合工作模式
- 只在Solaris平台短暂使用，其它平台上还是classic VM
- 英雄气短，终被Hotspot虚拟机替换
内存结构概述
类加载器子系统作用
- 类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件，Class文件在文件开头有特定的文件标识
- ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定
- 加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）。
类加载器ClassLoader角色
1.class file存放于本地硬盘上，可以理解为设计师画在纸上的模板，而最终这个模板在执行的时候要加载到JVM当中来。根据这个文件实例化出n个一模一样的实例。
2.class file加载到JVM中，被称为DNA元数据模板，放在方法区
3.在.class文件->JVM->最终成为元数据模板，此过程就要一个运输工具（类装载器Class Loader），扮演一个快递员的角色。