java jvm 詳解：

關(guān)于jvm的相關(guān)知識(shí)

一、堆內(nèi)存和棧內(nèi)存

1、jvm中的棧內(nèi)存主要存儲(chǔ)的是基本類型的變量和對(duì)象的引用

2、jvm中的堆內(nèi)存主要存儲(chǔ)的是用new來(lái)創(chuàng)建的對(duì)象和數(shù)組，可變長(zhǎng)字符串（StringBuilder和StringBuffered）都是存儲(chǔ)在堆內(nèi)存的

使用堆的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間，更靈活，但缺點(diǎn)是由于要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存，所以存儲(chǔ)速度較慢；而使用棧速度就比較快，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，但缺點(diǎn)是棧中的數(shù)據(jù)大小和生存期是必須確定的，缺乏靈活性

3、靜態(tài)存儲(chǔ)分配是存儲(chǔ)靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊的

二、jvm的認(rèn)識(shí)

jvm即java虛擬機(jī)，它屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺(tái)相關(guān)的信息，使java程序只生成在java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼），這樣就可以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)行；

它的原理是：java源文件經(jīng)過(guò)java編譯器編譯成字節(jié)碼程序，通過(guò)jvm將每一條指令翻譯成不同平臺(tái)的機(jī)器碼，通過(guò)特定的平臺(tái)運(yùn)行；

jvm的內(nèi)存區(qū)域主要分為：方法區(qū)，jvm棧，堆，本地方法棧，程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器:用于記錄當(dāng)前執(zhí)行到的那個(gè)指令，這是唯一一個(gè)沒(méi)有oom情況的區(qū)域；

jvm棧：線程私有，每個(gè)線程創(chuàng)建的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建jvm棧，它存放的是當(dāng)前線程中局部的基本變量，部分返回結(jié)果以及stack frame，還有對(duì)象的引用地址；

堆：線程共享，用來(lái)存儲(chǔ)一些對(duì)象以及數(shù)組；既然共享，就需要加鎖，所以導(dǎo)致開(kāi)銷大；

方法區(qū)：這個(gè)方法區(qū)對(duì)應(yīng)的是持久代，它存放的是類的信息（名稱、修飾符等等）、類中的靜態(tài)變量、類中用final定義的常量等等；

本地方法棧：用來(lái)支持native方法的執(zhí)行，用來(lái)儲(chǔ)存每個(gè)native方法的調(diào)用狀態(tài)；

java垃圾回收主要是針對(duì)堆和方法區(qū)：堆分為新生代和老年代，一般剛剛new出來(lái)的對(duì)象都會(huì)被放入到新生代；而新生代又分為Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)；

垃圾回收的機(jī)制就是：首先判斷出哪些對(duì)象是垃圾，即不再被使用，然后利用相應(yīng)的算法（標(biāo)記-清除算法、復(fù)制算法、標(biāo)記-整理算法、分代收集算法）對(duì)垃圾進(jìn)行回收；

1、標(biāo)記-清除算法：

分兩個(gè)階段，標(biāo)記階段和清除階段，首先標(biāo)記出需要被回收的對(duì)象，然后再回收標(biāo)記對(duì)象所占有的空間；

 它的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但是缺點(diǎn)就是容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，導(dǎo)致后續(xù)需要為大對(duì)象分配空間時(shí)找不到足夠的內(nèi)存而提前觸發(fā)一次新的垃圾回收動(dòng)作；

2、復(fù)制算法：

復(fù)制算法為了解決標(biāo)記-清除算法的缺點(diǎn)，它將內(nèi)存按容量劃分成大小相等的兩塊區(qū)域，每次只使用其中的一塊；當(dāng)一塊用完了之后，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊區(qū)域，然后再把使用過(guò)的那一塊區(qū)域清理掉，這樣就不容易出現(xiàn)碎片；

解決了內(nèi)存碎片的問(wèn)題，但是缺點(diǎn)是將使用的內(nèi)存減少到了原來(lái)的一半，并且復(fù)制的效率跟存活下來(lái)的對(duì)象數(shù)量有關(guān)，當(dāng)數(shù)量很大時(shí)，效率大大降低；

3、標(biāo)記-整理算法

為了解決復(fù)制算法的缺陷，標(biāo)記-整理算法誕生，標(biāo)記階段也跟標(biāo)記-清除算法一樣，先把需要回收的對(duì)象標(biāo)記出來(lái)，但是它不是直接回收，而是將存活的對(duì)象都向另一邊移動(dòng)，然后清理掉邊界以外的內(nèi)存；

4、分代收集算法

這是目前用的最多的一個(gè)算法，它的核心思想是根據(jù)對(duì)象的存活周期將內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的區(qū)域，一般情況下將堆區(qū)劃分為新生代和老年代，老年代的特點(diǎn)就是每次垃圾回收時(shí)需要回收的對(duì)象比較少，而新生代的就比較多，所以采取不一樣的算法；

目前新生代大部分采用的是復(fù)制算法，但實(shí)際上并不是按照1:1的比例來(lái)劃分新生代的空間的，一般來(lái)說(shuō)是將新生代劃分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden空間和其中的一塊Survivor空間，當(dāng)進(jìn)行回收時(shí)，將Eden和Survivor中還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊Survivor空間中，然后清理掉Eden和剛才使用過(guò)的Survivor空間。

而由于老年代的特點(diǎn)是每次回收都只回收少量對(duì)象，一般使用的是標(biāo)記-整理（Mark-Compact）算法。

注意，在堆區(qū)之外還有一個(gè)代就是永久代（Permanet Generation），它用來(lái)存儲(chǔ)class類、常量、方法描述等。對(duì)永久代的回收主要回收兩部分內(nèi)容：廢棄常量和無(wú)用的類。

那么我們?cè)趺创_定什么對(duì)象是“垃圾”呢？

方法一、引用計(jì)數(shù)法：

在java中是通過(guò)引用來(lái)和對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián)的，也就是說(shuō)如果要操作對(duì)象，必須通過(guò)引用來(lái)進(jìn)行。那么很顯然一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法就是通過(guò)引用計(jì)數(shù)來(lái)判斷一個(gè)對(duì)象是否可以被回收。不失一般性，如果一個(gè)對(duì)象沒(méi)有任何引用與之關(guān)聯(lián)，則說(shuō)明該對(duì)象基本不太可能在其他地方被使用到，那么這個(gè)對(duì)象就成為可被回收的對(duì)象了。這種方式成為引用計(jì)數(shù)法。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，效率高

缺點(diǎn)：無(wú)法解決循環(huán)引用的問(wèn)題

方法二、可達(dá)性分析法：

該方法的基本思想是通過(guò)一系列的“GC Roots”對(duì)象作為起點(diǎn)進(jìn)行搜索，如果在“GC Roots”和一個(gè)對(duì)象之間沒(méi)有可達(dá)路徑，則稱該對(duì)象是不可達(dá)的，不過(guò)要注意的是被判定為不可達(dá)的對(duì)象不一定就會(huì)成為可回收對(duì)象。被判定為不可達(dá)的對(duì)象要成為可回收對(duì)象必須至少經(jīng)歷兩次標(biāo)記過(guò)程，如果在這兩次標(biāo)記過(guò)程中仍然沒(méi)有逃脫成為可回收對(duì)象的可能性，則基本上就真的成為可回收對(duì)象了。

哪些對(duì)象可以成為GC Roots呢？

1.jvm棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對(duì)象。
2.方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象。
3.方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
4.本地方法棧中JNI（即一般說(shuō)的Native方法）引用的對(duì)象。

對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)，我們也可以通過(guò)一些方法來(lái)減少GC開(kāi)銷：

1、不要顯示地調(diào)用System.gc()方法

2、盡量減少臨時(shí)對(duì)象的使用

3、對(duì)象不用的時(shí)候顯示地設(shè)置為null

4、盡量使用StringBuilder來(lái)代替String累加字符串

5、能用基本類型的變量（int long），就不要用對(duì)象（Integer、Long）

6、盡量少使用靜態(tài)對(duì)象變量

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