别逃避，是时候来给JVM一记重锤了

今天是猿灯塔“365天原创计划”第2天。

 

今天讲：

 

为什么写这个主题呢？

之前看到不少同学在讨论,

 

 

今天呢火星哥抽出点时间来帮大家整理一下关于JVM的一些知识点

 

 

一.JVM是什么?

JVM，即Java Virtual Machine ，Java虚拟机 运行在操作系统之上的虚拟的计算机 。我们主要研究的是 HotSpot VM JDK自带的虚拟机，这个虚拟机有两个很好的优点： 准确式GC + 热点代码探测技术。所谓准确式GC，就是让JVM知道内存中某位置数据的类型什么。比如当前内存位置中的数据究竟是一个整型变量还是一个引用类型。这样JVM可以很快确定所有引用类型的位置，从而更有针对性的进行GC roots枚举。JVM进行一段代码是不是热点代码，是不是需要触发即时编译，这样的行为称为热点探测。Java语言最重要的特点之一:跨平台使用，正是由于JVM的存在。

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二.JVM怎么来？

我们都知道，要做Java开发，必须在你的电脑上安装JDK才行，安装JDK之后里面会有一个JRE的目录，JRE提供了软件环境----JVM。

 

三.JVM虚拟机内存结构

JVM虚拟机将其内存分为程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、java堆、方法区。

程序计数器：是一块私有的内存空间，比较小。主要记录下一条要运行的命令。

虚拟机栈：也是线程私有的内存空间，和java线程同一时间创建，主要用来保存局部变量、部分结果、并参与方法的调用和返回。(虚拟机栈运行时使用一种叫“栈帧”的数据结构保存上下文数据。)

本地方法栈：虚拟机栈用于管理java函数的调用，本地方法栈用于管理本地方法的调用(用C实现的方法)

java堆：所有的对象、数组都是在堆中分配空间。

堆分为：新生代、老年代。

新生代：存放刚刚产生的对象和年轻对象。新生代分为：e'den(对象刚创建时)、survivor space()、1(至少被GC一次)。

方法区(永久区)：被JVM中的所有线程共享(独立于java堆的内存空间)。主要保存的是类的元数据(类的类型信息、常量池、域信息、方法信息：存放常量和类的定义信息)。GC回收时，只回收永久区中常量池的回收(未被引用的常量)，再就是对类元数据的回收。

 

四.对象的堆内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象在堆内存的布局分为三个区域，分别是对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）。

对象头：对象头包括两部分信息分别是Mark World和元数据指针，Mark World用于存储对象运行时的数据，比如HashCode、锁状态标志、GC分代年龄等。而元数据指针用于指向方法区的中目标类的类型信息，通过元数据指针可以确定对象的具体类型。

实例数据：用于存储对象中的各种类型的字段信息（包括从父类继承来的）。

对齐填充：对齐填充不一定存在，起到了占位符的作用，没有特别的含义。

 

五.垃圾回收(GC)

GC是jvm的垃圾回收，当实例化一个java对象的时候jvm为此对象分配一块内存，当此对象不再被使用时，由jvm自动回收此内存块。不用人为的释放内存，降低了内存溢出的风险。

GC算法通常有两种，一是引用计数，当对象创建、引用时该对象的计数增加，引用超出作用域或者对象为空的时候，此计数减少。当计数为0的时候此对象可以回收。二是对象引用遍历，也称向图法。就是从根开始沿着整个对象图遍历，标记可到达的对象。再通过扫描整个堆栈处理不可到达的对象。

这两种算法对应了多种实现机制

1.标记-清除

2.标记-压缩

这两种机制是对不可到达的对象进行清理、压缩处理。

3.复制机制

这种机制将堆栈分为两个区域，称为半空间。每次使用一半的空间，生成的新对象在一个空间GC时将可到达的对象复制到另一个空间，从而实现堆栈的压缩。

4.增量机制

这种机制是将内存分为多个区域，每次从一个区域进行垃圾回收。

5.分代机制

这个一个比较常用的机制，这种收集机制是将堆栈分为两个或多个区域。用于存放不同寿命的对象，根据对象的使用频率分配不同寿命的区域。

以上机制称为串行GC，GC的时候会造成程序的暂停，jvm还有基于多线程的GC，称为并行GC和并发GC，他们的扫描复制都是在多线程的基础上进行的不会造成程序的暂停，适用于多cpu和对暂停时间要求较短的应用程序。是server级默认的GC机制。

 

6.为什么要掌握JVM？

或者火星哥换种方式问你:

当你的程序出现OOM的时候怎么处理？

当我们出现内存泄漏、内存溢出的时候我们不应该直接想到用-Xms去设置内存 或者栈的-Xss或者restart来解决，而是更应该去想想：为什么会出现OOM？是什么原因导致？怎么优化？怎么避免？。

其实火星哥认为，我们为什么要去学习JVM呢？两点考虑：从感性角度来看应该是：知其然，知其所以然，从理性角度来分析：我们更应该看重的是JVM的准确式内存管理。不管是为了加薪，还是为了过面试或者为了知识栈储备，我们都应该掌握JVM。