jdk java开发工具包
jre java运行时环境
jvm java虚拟机
JDK、JRE、JVM之间的关系？
JDK(Java Development Kit):Java开发工具包，提供给Java程序员使用，包含了JRE，同时还包含了编译器javac与自带的调试工具Jconsole、jstack等。
JRE(Java Runtime Environment):Java运行时环境，包含了JVM，Java基础类库。是使用Java语言编写程序运行的所需环境。
JVM：Java虚拟机，运行Java代码
java语言的顺序:
1.使用记事本或者IDEA(集成开发环境)编写Java源程序
2.使用javac.exe编译器编译Java源程序，生成xxx.class的字节码文件 语法格式:javac xxx.java
3.使用java运行xxx.class字节码文件 语法格式:java xxx
因此, 我们编写和发布一个 java 程序,其实就只要发布 .class 文件即可jvm 拿到 .class 文件,就知道该如何转换.windows 上的 jvm 就可以把 .class 转成 windows 上能支持的可执行指令了linux 上的 jvm 就可以把 .class 转成 linux 上可以支持的可执行指令了!
三个主要的话题:
1.JVM 中的内存区域划分
2.JVM 的类加载机制
3.JVM 中的垃圾回收算法
JVM 中的内存区域划分
JVM其实也是进程
在任务管理器中可以看到
进程运行的前期,需要向系统申请一些资源(内存就是其中典型的资源)
这些内存就支撑了后续的java程序的执行.
比如:在java中定义变量所消耗的内存,就是jvm从系统中申请的内存.
jvm从系统中要了一些内存之后,又会根据实际的内存来分批不同的空间来存放不同的数据.(这个就是区域划分).
此处谈到的堆和栈和数据结构中谈到的堆和栈是不同的.
堆:
代码中new出来的对象都是在这里,对象中持有的非静态变量也在这里.
栈:
1.本地方法栈:jvm内部通过c++写的底层逻辑,调用关系和局部变量(一般不会谈到这,说到栈都是说的是栈的虚拟机栈)
2.虚拟机栈:记录了java中方法的调用关系,java代码的局部变量.
每个线程都有自己的栈和计数器
程序计数器:
这个区域比较小的空间,专门存储下一条java指令要执行的地址.(每个线程都有自己的程序计数器和栈)
元数据区(以前java中叫做方法区,从1.8开始改名字):
指的是一些有辅助性质的,描述性质的属性.
咱们写的 java 代码, if, while, for, 各种逻辑运算..这些操作最终都会被转换成 java 字节码
(javac 就会完成上述代码=>字节码)
此时这些字节码在程序运行的时候就会被jvm 加载到内存中放到 元数据区(方法区) 里头
此时,当前程序要如何执行,要做哪些事情,就会按照上述元数据区里记录的字节码依次执行了.就类似硬盘一样
JVM的类加载机制
类加载大体的过程可以分成5 个步骤(也有资料上说是 3 个,这个情况就是把 2,3,4 合并成一个了)
1.加载
把硬盘上的.class文件找到,然后打开文件,然后读取文件内容.(认为读到的是二进制数据)
2.验证
需要验证当前内容是合法的,是.class(字节码文件)格式
3.给类对象申请空间
此处申请的内存空间.值都是默认0
4.解析
主要是针对字符串常量处理.
解析阶段是java虚拟机将常量池内的符号转换为直接引用的过程,也就是初始化常量的过程
将符号偏移量转换为直接引用hello的地址就是解析
5.初始化
还要执行静态代码块的逻辑.还可能触发父类的加载.
加载环节(双亲委派模型):描述了如何查找.class的文件策略.
JVM 中进行类加载的操作,是有一个专门的模块,称为"类加载器"(ClassLoader)JM 中的类加载器默认是有 三个 的.(也可以自定义)
上述这三个类型存在父子关系.从下到上.
双亲委派模型工作过程:
1.从 ApplicationClassLoader 作为入口,先开始工作
2.ApplicationClassLoader 不会立即搜索自己负责的目录会把搜索的任务交给自己的父亲,
3.代码就进入到 ExtensionClassLoader 范畴了ExtensionClassLoader 也不会立即搜索自己负责的目录也要把搜索的任务交给自己的父亲
代码就进入到 BootstrapClassLoader 范時了BootstrapClassLoader 也不想立即搜索自己负责的目录也要把搜索的任务交给自己的父亲
5. BootstrapClassLoader 发现自己没有父亲才会真正搜索负责的目录(标准库目录)
通过全限定类名,尝试在标准库目录中找到符合要求的 .class 文件
如果找到了,接下来就直接进入到打开文件/读文件等流程中,如果没找到,回到孩子这一辈的类加载器中,继续尝试加载,
6.ExtensionClassLoader 收到父亲交回给他的任务之后,
自己进行搜索负责目录(扩展库的目录)
如果找到了，接下来进入到后续流程.
如果没找到,也是回到孩子这一辈的类加载器中继续尝试加载,
7.ApplicationClassLoader 收到父亲交回给他的任务之后自己进行搜索负责的目录(当前项目目录/第三方库目录)
如果找到了，接下来进入后续流程.
如果没找到,也是回到孩子这一辈的类加载器中继续尝试加载.由于默认情况下 ApplicationClassLoader 没有孩子了,此时说明类加载过程失败了!就会抛出 ClassNotFoundException 异常
JVM垃圾回收机制(GC)
c++就没有这样的机制,不是因为这个机制很难实现,而是因为这个东西会额外的付出系统开销.影响程序的执行性能.
java发展多年,可以把垃圾回收处理控制在1ms内.一个请求或者接受时间一般是几ms到几十ms.
如果一个引用没有任何指向,就说明所有的指向都结束了,就是荒废的引用.就可以进行回收了.
如果代码比较复杂,这样就解决不了了,就有了以下两中办法:
1.引用计数
这种方法没有在java中使用,但是在别的语言中广泛使用(比如python,PHP等等)
给每个对象安排一个小空间,用来记录当前对象有几个引用.
2.可达性分析(JVM用的是这个)
本质上是用"时间 换 空间”相比于引用计数,需要消耗更多的额外的时间, 但是总体来说,还是可控的.
不会产生类似于"循环引用"这样的问题.
在写代码的过程中,会定义很多的变量.
比如,栈上的局部变量/方法区中的静态类型的变量/常量池中引用的对象!....
就可以从这些变量作为起点,出发,尝试去进行"遍历"所谓的遍历就是会沿着这些变量中持有的引用类型的成员,再进一步的往下进行访问...
所有能被访问到的对象,自然就不是垃圾了.剩下的遍历一圈也访问不到的对象,自然就是垃圾~~
识别出垃圾以后,还需要释放垃圾:
主要的释放方式有三种:
a.标记-清除(一般不会用这个方法,因为内存碎片问题,比较致命)
比如黑色的就是垃圾,此时我们直接释放,就会产生很多小的内存碎片,就会导致后续的内存申请失败
因为内存申请是一片连续的空间.
b.复制算法
c.标记-整理
类似于顺序表删除中间元素.(搬运)
分代回收(依据不同种类的对象,采取不同的方式)
引入概念, 对象的年龄,
JM 中有专门的线程负责周期性扫描/释放,一个对象,如果被线程扫描了一次,可达了(不是垃圾),年龄就 +1(初始年龄相当于是 0)
JVM 中就会根据对象年龄的差异,把整个堆内存分成两个大的部分新生代(年龄小的对象)/ 老年代(年龄大的对象)
1)当代码中 new 出一个新的对象,这个对象就是被创建在伊甸区的.伊甸区中就会有很多的对象
.个经验规律: 伊甸区中的对象,大部分是活不过第一轮 GC这些对象都是"朝生夕死”,生命周期非常短!!
2)第一轮 GC 扫描完成之后,少数伊甸区中幸存的对象, 就会通过复制算法, 拷贝到 生存区后续 GC 的扫描线程还会持续进行扫描,不仅要扫描伊甸区,也要扫描生存区的对象.生存区中的大部分对象也会在扫描中被标记为垃圾.少数存活的,就会继续使用复制算法,拷贝到另外一个生存区中!!只要这个对象能够在生存区中继续存活,就会被复制算法继续拷贝到另一半的生存区中.每次经历一轮 GC 的扫描,对象的年龄都会 +1
3)如果这个对象在生存区中,经过了若干轮 GC 仍然健在~~JVM 就会认为,这个对象生命周期大概率很长, 就把这个对象从生存区,拷贝到老年代~~
4)老年代的对象,当然也要被 GC 扫描,但是扫描的频次就会大大降低了
老年代的对象,要 G 早 G 了~~ 既然没 G 说明生命周期应该是很长的,频繁 GC 扫描意义也不大,白白浪费时间.不如放到老年代,降低扫描频率,
5)对象在老年代寿终正寝,此时 JM 就会按照标记整理的方式,释放内存!
