JVM学习记录

• 数据是商品，硬盘是仓库，内存是货架，买东西是只能在货架上买的

• 货架容纳不下当前需要摆放的商品，即内存溢出

• JVM 虚拟出一个计算机来仿真模仿各种计算机功能

• JVM 有自己的硬件架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还有对应分指令系统

• JVM是淘宝店铺，不是真是存在的货架但能上架下架商品，数量也是有限

• 平台无关性可以理解成异地购物

• 内存模型就是具体的各变量访问规则

• 所有变量保存主内存，每条线程有自己的工作内存保存用到变量的内存副本

• 不能直接读写内存的变量

• 不同线程无法访问对方的工作内存变量，值传递要通过主内存进行

• 执行引擎相当于CPU

• 8种操作完成主内存与工作内存的交互协议

• lock锁定变量，将其变成一条线程独占

• unlock 解锁

• read 将主内存变量传输到线程的工作内存 -> load 将取得变量放入变量副本

  主内存->read->load->工作内存

• write 将store得到的变量副本写入到主内存

  工作内存->store->write->主内存

• use 将工作内存的变量传递给执行引擎

  工作内存->use->执行引擎

• assign 将执行引擎收到的值赋给工作内存

  执行引擎->assign->工作内存

• store 将工作内存的变量传送到主内存供write使用

• JVM内存划分：线程私有，线程共享

• 共享：方法区，堆

• 私有：虚拟机栈，程序计数器，本地方法栈

• 局部变量表会随着函数栈帧的销毁而销毁，包括基本数据类型、对象引用、字节码指令地址

• 操作栈保存计算过程的中间结果

• 每个栈帧包含一个指向运行时常量池中该帧所属方法引用，持有该引用是为了动态连接

• 正常完成出口，异常完成出口，无论哪种形式推出，都需要返回到方法被调用位置

程序计数器

• 程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程执行的字节码的行号指示器。

• 为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都有一个私有的计数器。

• 程序计数器是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有规定任何 OOM 情况的区域。

  虚拟机栈

• 虚拟机栈就是Java方法栈，每个方法执行时创建一个栈帧（Stack Frame），栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，生命周期与线程相同。

• 虚拟机栈的两种异常：StackOverflowError（栈请求深度大于规定的最大深度），OutOfMemoryError（扩展申请不到足够的内存）

本地方法栈（Nativie Method Stack）

• 为Native方法服务
• 虚拟机栈一样的异常

Java堆

• 存放创建的对象实例 即是所有的变量
• 最大的内存区域
• 虚拟机创建时创建
• GC管理的主要区域

方法区

• 线程共享
• 已被虚拟机加载的数据
• 存储类型：类信息 常量 静态变量 即时编译器编译后的代码
• 此区大小决定可以保存多少个类，定义过多溢出，会抛出OutOfMemoryError
• 分运行时常量池和直接内存
• Class 文件中除了有类的版本、字段、方法和接口等描述信息，还有一项信息就是常量池（Constant Pool Table）。 常量池->运行时常量池
• 直接内存
• 直接内存的分配不会受到 Java 堆大小的限制，但是会受到设备总内存（RAM 以及 SWAP 区）大小以及处理器寻址空间的限制。
• 通过一个存储在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作，这样能避免在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据。
• 默认容量与Java堆最大值一样

栈帧

• 方法的调用链路由Java一个个方法栈帧组成
• 一个栈帧包括了局部变量表、操作栈、动态连接、返回地址
• 局部变量表中的数据在函数调用结束后随着栈帧的销毁而销毁
• 操作数栈保存计算过程的中间结果，临时变量存储的地方
• 动态连接指执行运行时常量池中该栈帧所属方法引用
• 返回地址：正常完成出口，异常完成出口，无论是哪种推出方式，都要返回到方法被调用位置，才能继续执行

可达性算法

• 在主流的商用程序语言（Java、C# 和 Lisp 等）的主流实现中，都是通过可达性分析（Reachability Analysis）判定对象是否存活的。
• 当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。

引用相关

• 在 JDK 1.2 之后，Java 对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用和虚引用四种，这四种引用强度按顺序依次减弱。

• 强引用是指代码中普遍存在的，比如 "Object obj = new Object()" 这类引用。直接访问，不会回收（即使OOM），可能内存泄漏

• 对于软引用关联的对象，在系统即将发生内存溢出前，会把这些对象列入回收范围中进行二次回收。如果二次回收后还没有足够的内存，就会抛出内存溢出异常。在 JDK 1.2 后，Java 提供了 SoftReference 类来实现软引用。（这个特性很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等。）

  SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(new String("hello"));
  

• 弱引用也是用来描述非必需对象的，当JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。(biss)如果存在强引用同时与之关联，则进行垃圾回收时也不会回收该对象

  WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));
  

• 虚引用在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。

• 虚引用必须和引用队列关联使用，当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。

• 当我们操作不当导致某块内存泄漏时，GC 就不能对这块内存进行回收。

• 拿 Android 来说，进行 GC 时，所有线程都要暂停，包括主线程，16ms 是 Android 要求的每帧绘制时间，而当 GC 的时间超过 16ms，就会造成丢帧的情况，也就是界面卡顿。

垃圾回收算法

• 标记-清除算法（Mark-Sweep） 标记所有商品的状态没人买的就下架 ：效率低，标记和清除的效率都不高；内存碎片太多会导致当程序需要分配较大的对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发 GC

• 复制（Copying）收集算法 可用内存按容量划分为大小相等的两块，这块内存用完了，就把存活的对象复制到另一块内存上，然后把已使用的空间一次清理。：每次都是对半个内存区域进行回收，内存分配时也不用考虑内存碎片等复杂问题。

• 浪费空间

  把内存缩小一半来使用太浪费空间。

• 有时效率较低

  在对象存活率高时，要进行较多的复制操作，这时效率就变低了