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浅谈JVM

分类: 文章 • 2025-03-26 13:19:57

一. JVM(Java Virtual Machine)体系结构

1. JVM位置

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JVM运行在操作系统之上,与机器硬件没有直接交互;

2. JVM体系结构概览

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Class files : xxx.java编译后的字节码文件 xxx.class

Class Loader : 类加载器负责class files 文件的加载并初始化(不判断是否能运行)

                      虚拟机自带的加载器:
                            1. 启动类加载器（Bootstrap）C++
                            2. 扩展类加载器（Extension）Java
                            3. 应用程序类加载器（AppClassLoader）Java也叫系统类加载器，加载当前应用的classpath的所有类

                       4.用户自定义加载器  继承Java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方法

                        执行过程:

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                          遵循双亲委派模式及沙箱安全机制,

                                        双亲委派模式

                                        如果类加载器收到类加载的请求，首先会把请求自下而上依次委派给父类加载器去完成，因此所有

                                        的类加载请求最终都到达启动类加载器(Bootstrap)中，只有当启动类加载器(Bootstrap)反馈自

                                        己无法加载请求时，由上而下的子类加载器才会尝试自己去加载。


                                        沙箱安全机制

                                     沙箱安全机制是由基于双亲委派机制上采取的一种JVM的自我保护机制,假设张三自己写了一个

                                    String 类,由于双亲委派机制的存在,类加载时,请求最终会交给启动类加载器(Bootstrap)试图加载,由

                                    于jre/lib/rt.jar中已经存在该类,所以不会加载张三写的String类,保证了java底层的安全性.

Execution Engine : 执行引擎负责解释命令，提交操作系统执行

Native Interface/Native Method Stack/本地方法库 : Java诞生与C/C++横行的时代,不得不屈服在其淫威之下,于是在内存中专门开辟一块区域,用来调用其他不同语言.具体做法是: Native Method Stack 中登记 native 方法,在Execution Engine 执行时加载native libraries(本地方法库)

Program Counter Register : 程序计数器,也叫做PC寄存器

                                            每个线程都有一个Program Counter Register(程序计数器),是线程私有的,类似一个指针,指向方法区中的方法字节码(储存指向下一条指令的地址),有执行引擎都去下一条指令,是一个极小的内存空间,可忽略不计;

Method Area : 方法区

                        所有定义的方法的信息都保存在该区域,所有线程共享方法区;

                        静态变量 + 常量 + 类信息(构造方法/接口定义) + 运行时常量池

                        注 : 实例变量存在堆内存中和方法区无关

                        辅助理解类信息 : (用接口和实现举例)方法区相当于存的接口, 堆中存的相当于实现

Java Stack : Java栈

                    栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，线程私有, 线程

                    结束栈内存也就释放.主要存储 : 8种基本类型的变量+对象的引用变量+实例方法都是在函数的栈内存中分配。

                    栈运行原理 : 遵循"先进后出"原则

                    栈运行时异常 : Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError(栈溢出错误)


Heap : 堆

           一个JVM实例只存在一个堆内存, 大小可调节.储存实例对象数据

            堆内存分为三部分 :

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                所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个： 0区（Survivor 0 space）和1区（Survivor 1 space）。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(Minor GC)，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存 0区。若幸存 0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到 1 区。那如果1 区也满了呢？再移动到养老区。若养老区也满了，那么这个时候将产生MajorGC（FullGC），进行养老区的内存清理。若养老区执行了Full GC之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”

        堆异常 1 : java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space 异常 ,说明Java虚拟机的对内存不够

        异常原因:（1）Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。

                     （2）代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）。

        永久区/元空间 : 永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface 的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。

        堆异常 2 : java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space 异常 

        异常原因: 说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。一般出现这种情况，都是程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。或者大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。

        Jdk1.6及之前： 有永久代, 常量池1.6在方法区
        Jdk1.7：          有永久代，但已经逐步“去永久代”，常量池1.7在堆
        Jdk1.8及之后： 无永久代，常量池1.8在元空间(元空间物理上存在方法区,逻辑上存在堆中)

 

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