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[Java知识库]通俗讲解JVM(一)

一、JAVA

标题写的不是jvm吗,为什么一上来会讲java?这里属于前期准备工作,将来在面试的时候也可以提上几嘴。

java之所以如此的受欢迎是因为有很多有点:

1.一次编写到处运行的跨平台特性,屏蔽java代码和底层操作系统的差异,对外提供一致的运行环境,使用解释的方法打到跨平台的目的。(也就是说,你写好了java程序之后,java会被编译成字节码二进制,JVM会将java字节码解释成不同平台的机器指令去运行,从而实现跨平台)。

2.实现了热点代码检测和运行时编译及优化,实现了java程序可以随着运行时间的增加而获得更高的性能(听起来是不是有点类似于简易版的AI)。

3.提供了相对安全的内存管理和访问机制,避免了绝大多数的内存泄漏以及指针越界问题。

4.拥有一套完善的应用程序接口,也就是各种API我们可以直接调用

5.自动内存管理,垃圾回收功能(GC垃圾回收器)

等等。。。。。。

言而总之,java帮助我们做了很多的事情,极大的方便了程序的编写。

如图所示, java程序设计语言、java虚拟机以及javaAPI类库三部分总称JDK(Java Development Kit),JDK是java程序开发的最小环境。java SE API子集和java 虚拟机两部分总称为JRE(Java Runtime Environment)也就是java运行环境,JRE是支持java程序运行的标准环境。

二、JVM

定义:

JVM是java的运行环境(java二进制字节码的运行环境)

组成:

?java类编译成二进制字节码经过类加载器(ClassLoader)加载到jvm中。

类放在方法区的位置、类创建的实例放在对象放在堆中,实例对象调用方法时会用到虚拟机栈,程序计数器以及本地方法栈。

每一行java代码由解释器编译,方法中的高频代码由即时编译器编译。

三、Java内存区域与内存溢出异常

3.1 运行时数据区域

3.1.1程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,它可以看做是当前线程所执行的字节码行号指示器。通俗点讲就是。

代码运行流程:jvm指令(二进制字节码)经过解释器解释称机器码之后,交给cpu处理

作用:记住下一条jvm指令的执行地址

寄存器实现程序计数器

特点:1.线程私有(每个线程都有自己的程序计数器)

? ? ? ? ? ?2.不存在内存溢出

字节码解释器工作时就是通过改变程序计数器的值选取下一条字节码指令。比如分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器来完成。

当我们使用多线程时,我们会分配给线程处理时间,当前线程处理完毕切换到别的线程时,我们如何来确定线程切换后线程能正确的运行?所以程序计数器是每个线程私有的,而且是在java虚拟机规范中唯一一个没有任何内存溢出的区域。

3.1.2java虚拟机栈

虚拟机栈:线程运行需要的内存空间,也是线程私有,它的声明周期与线程相同。

每个方法在执行的同时会创建一个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。多个线程会使用多个栈,调用方法时,会将栈帧压入到栈中,调用方法结束会出栈释放栈帧。

每个线程只有一个活动栈帧,对应着当前正在执行的方法,栈内存不需要垃圾回收,只会回收堆内存,共享数据需要考虑线程安全,方法内的数据不需要考虑。

局部变量存放了编译期可知的各种数据类型(八种基本数据类型)、对象引用(reference类型,不等于对象本身)和returnAddress类型(指向一条字节码指令地址)。

64位长度的long和double类型数据会占用两个局部变量空间(Slot),其他数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,方法运行时不会改变局部变量表的大小。

栈内存溢出两种情况

1)栈帧过多导致内存溢出

2)栈帧过大(一个栈帧就占满了整个栈)

以上两种都会抛出StackOverflowErroe异常。当前大部分的java虚拟机都可以做到动态扩展,也就是当栈内存不足时,会扩展栈的空间。当扩展时,如果无法分配到足够的内存便会抛出OutOfMemoryError异常。

线程运行诊断

1)cpu占用过高

?在终端进入到指定目录,输入jps即可查询线程的id

可以根据线程id找到有问题的线程,进一步找到有问题代码的源码行数

2)序运行很长时间没有结果

可能是死锁问题,通过jstack +进程id 进行查看线程详细信息

3.1.3本地方法栈

本地虚拟机栈存储一些别的方法用于与操作系统进行交互,虚拟机栈为虚拟机执行java方法(也就是字节码服务),而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

3.1.4java堆

堆是用来存放对象实例的,在java虚拟机规范中描述是:所有对象的实例以及数组都要在堆上分配,但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟,栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生,所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。

对JIT编译器和逃逸分析感兴趣的可以看一下下面链接

JIT编译器(java) - 知乎 (zhihu.com)

逃逸分析 - 简书 (jianshu.com)

java堆分为老年代和新生代,新生代中还包括伊甸园(Eden),To servior、from servior。这些会在后面讲到。从内存分配的角度来看,java可能会划分出多个线程的分配缓冲区,划分的目的是为了更快的回收内存和分配内存。虽然java堆在物理上可能不是连续的,但是在逻辑上是连续的,目前大多数的jvm当堆内存不足时都可以进行扩展,当无法扩展时,会抛出异常OutOfMemoryError。

之前跟着黑马的老师刷过一遍jvm,讲的真的非常棒,可以结合这PDF和课程一起刷

学习视频链接:

黑马程序员JVM完整教程,全网超高评价,全程干货不拖沓_哔哩哔哩_bilibili

深入理解JVM网盘链接

链接:https://pan.baidu.com/s/1iiMsS3vBWbLOxXstE1EpEw?
提取码:spoi

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加:2022-04-09 18:09:53  更:2022-04-09 18:12:55 
 
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