浅聊JVM--基础版

浅聊JVM--基础版

一、来源

jvm共有三种

• Sun公司： HotSpot使用最多
  
• BEA：JRockit
  
• IBM：J9VM
  

​            今天我们主要了解的是Sun公司的HotSpot（关于HotSpot的爱恨情仇这里就不做过多解释了。）我们以前测试jdk是否安装成功，java的环境变量是否配置成功会使用java  -version命令来检查。有一个细节大家可以看一下，cmd输入java -version回车后，可以查看jvm。上图

​            大家可以看到，我们目前使用大都是Sun公司的产品。那么jvm处于什么位置呢？其实jvm是在操作系统之上，和硬件并无直接联系。

面试题：jvm、jdk、jre的区别？

二、概述

​           JVM是Java Virtual Machine的缩写，通俗来说也就是运行Java代码的容器。当项目启动时，会根据jvm相关配置参数，在计算机的内存中开启一片空间用于运行jvm，之后Java相关代码就会被加载进jvm中运行。那么为什么Java代码可以实现“一次编译，到处运行”的机制应该就与jvm有关了吧。

Java作为一种高级语言，要让计算机执行Java程序，也得需要经过编码-->编译-->运行步骤。但是Java编译程序并不能将Java源代码直接编译为计算机能识别的0/1指令，而是编译为字节码文件(.class)这时候就需要jvm将字节码文件翻译为与平台有关的0/1指令。所以有了jvm，Java程序就达到了“一次编译到处运行”的目的。所以其跨平台好的根本原因就是因为jvm的存在。

​        它的内存空间包括方法区、堆、方法栈、本地方法栈、PC寄存器。（以上5块又成为运行时数据区）。我们刚才也提到，Java源代码经过Java编译程序。能够产生相应的.class文件，也就是字节码文件。字节码文件经过jvm中的解释器，再次编译成特定机器上的机器码指令。上图：

关于类加载器是如何工作的，大家可以参考文章：
[Java 类加载和类加载器 - 掘金 (juejin.cn)](https://juejin.cn/post/7226665757882236986)

面试题：什么是双亲委派原则？
面试题：JNI（Java Native Interface）Java本地方法接口中Native关键字的作用？

我们今天主要浅聊一下PC寄存器、方法区、栈、堆
三、PC寄存器

​          程序计数器（Program Count Register）：每个线程都有一个程序计数器，它是线程私有，是用来存储指向下一条指令的地址，也就是即将来执行的指令代码。在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间。（关于程序计数器更多的细节或者是在循环、判断等条件下PC是如何跳转的，大家可以参考《计算机组成原理》类资料了解更多底层原理。）
四、方法区

​          方法区（Method Area）：只是 JVM 规范中定义的一个概念，用于存储被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。具体放在哪里，不同的实现可以放在不同的地方。HotSpot VM把 GC 分代收集扩展至方法区，即使用 Java 堆的永久代来实现方法区。（关于什么是永久代，请向下看）

面试题：一张白纸，画出对象实例化过程的内存图？

五、栈

​          栈（Stack）：里面放的是8大基本数据类型+对象引用+实例的方法。栈内存里，主管程序的运行，生命周期和线程同步，线程结束，栈内存也就释放了，栈内存结束，程序也就结束了。
​          我们都知道在Java中，程序员不需要显示的去释放一个对象的内存的，而是由虚拟机自行回收垃圾，那么垃圾回收的过程不会涉及到栈（也就是说栈不存在垃圾回收的情况）

栈基于后进先出的特性，当执行完成后，会被弹出栈。
为什么main()是先执行，最后结束？（因为一开始是main（）方法最先入栈，最后弹出，结束执行）

栈溢出的问题（StackOverflow）
看下一面一段程序：


jvm中的栈为：

六、堆

​           堆：（Heap）运行时数据区，是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行 垃圾收集的最重要的内存区域。堆内存细分为3个区域：

• 新生区（伊甸园去）--->Young/New（Eden Space）
  
• 养老区（Old）
  
• 永久区（Perm）
  

新生区又可以分为伊甸园区（Eden Space）、幸存0区、幸存1区，（幸存0区又可以称为SurvivorFrom区、幸存1区可以称为SurvivorTo区。From区和To区是可以来回动态交换的，具体什么原因，大家可以查阅资料）
伊甸园区：所有的对象都是在伊甸园区new出来的。
幸存者（0、1）区：在伊甸园区里经过一次轻GC后活下来的进入幸存（0、1）区，被清理掉的就死亡掉。（关于GC是如何进行垃圾回收的，大家可以自行查阅资料，这里只是简单了解）
养老区：在经过多次的轻GC处理后，幸存（0，1）区也都满了，会触发重GC来进行清理伊甸园区和幸存（0，1）区，那么进入养老区的就是重GC也未杀死的。若养老区也满了，就相当于内存已满，报OOM错误（java.lang.OutOfMemoryError:Java heap sapce）

听闻：99%的对象都是临时对象，能进入养老区的不多，所以OOM的错误也很少见。

面试题：工作中，遇到OOM了，你是怎么排查的？
1、尝试扩大堆内存空间，如果还满，可能有垃圾代码存在
2、分析内存，使用专业工具看哪里出了问题
[面试官：工作中遇到过 OOM 吗？你是怎么排查的？ - 知乎 (zhihu.com)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/165981061)

扩大内存空间参数：

（具体的参数设置大家自己查阅）
例如：

永久区：这个区域常驻内存，用来存放JDK自身携带的Class对象，Interface元数据，存储的是java运行时的一些环境或类信息，该区域不存在垃圾回收GC。关闭虚拟机就会释放这个内存。
关于永久区的更新换代：

jdk1.6之前：永久代，常量池在方法区
jdk1.7：永久代，但是慢慢退化了（去永久代）常量池在堆中
jdk1.8之后：无永久代，常量池在元空间

方法区又称非堆，本质还是堆，只是为了区分概念。

OK，结束！！！
资料参考：
狂神说Java
JVM入门笔记

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