八股文之JVM

1.JVM内存划分

2.JVM类加载过程

3.JVM垃圾回收机制GC

3.1.判断谁是垃圾

3.2.如何释放对应的内存

1.JVM内存划分

在一个Java程序运行起来之后，jvm就会从操作系统中申请一块内存，然后就会将该内存划分成多个部分，用于不同的用途。

（1）主要划分成五个部分

堆、栈、元数据区(方法区)、常数计数器(很少涉及)

图示：

像堆区中的各个部分划分，在后面的垃圾回收机制再拿出来鞭策一遍，在这里就不先做任何的赘述。

（2）每块内存区的功能

堆区：

整个内存区域中最大的区域，用于存放java代码中new出来的对象、和成员变量。

栈：

一般java是使用jvm虚拟机栈，这里保存了方法的调用关系、局部变量等。也就是每个方法怎么被调用，被谁调用等

元数据区：

元数据区，以前也成为方法区，用来存放类对象、类属性(静态成员)、常量

程序计数器：

属于内存中最小的区域，用来保存要执行的下一条指令的地址

（3）实战划分内存

看下嘛的一段代码，查看下面的变量和对象分别处于哪一块内存中

class Demo2 {

}
class Demo1 {
    public int a;
    Demo2 b = new Demo2();
    public String c = "love";
    public static int d;

}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Demo1 e = new Demo1();
    }
}

对于变量：a,b,c,d,e 其中a,b,c都属于成员变量，存在于堆上；而e属于局部遍历，存在栈上；而d属于静态成员变量，属于类属性，存在于元数据区。它们只是属于变量，里面存有一个值，会指向另一块内存空间。

各对象内存分布和指向关系

以上就是对应的各种关系。

对于上述的四个区域，堆和元数据区，在整个进程中只有一份，而栈和程序计数器，是每个线程都有一份。

2.JVM类加载过程

一个.java文件变成.class文件的过程，也是从硬盘加载到内存中，得到类对象的过程。

（1）类加载的五个环节

加载、验证、准备、解析、初始化

（2）每个环节对应的作用

1.加载

在硬盘上找到对应的.class文件，并且读取.class文件内容

2.验证

检查.class文件中的内容，是否符合要求(如文件格式等)

3.准备

给类对象分配内存空间

4.解析

对字符串常量初始化，把刚才.class文件中的常量内容取出来放到元数据区

5.初始化

针对类对象进行初始化，给静态成员初始化，也就是执行静态代码块

（3）“双亲委派模型”

在第一步的加载环节，目的是打开.class文件，前提就是需要通过“全限定类名”找到文件才能进行打开，所以“双亲委派模型”就是寻找.class文件的一种机制。

在这个环节，涉及到一个概念：类加载器

在JVM中也会包含一些类，负责完成后续的类加载工作。其中JVM内置了三个类加载器，负责加载不同的类

分别是三个类：BootstrapClassLoader、ExtentionClassLoader、ApplicationClassLoader

1）三个类加载器作用

所以成为双亲委派模型，但是跟准确的说法为：父亲委派模型或者单亲委派模型

2）加载过程

那么双亲委派模型是如何找类的呢？我们举一个例子，假设我们自己写了一个java程序，会给定一个全限定类名

3）双亲委派模型应对的场景

如果自己的代码中写的类的名字和标准库/扩展库冲突了，JVM会确保加载的类是标准库的类(不会加载自己写的类)，如果标准库中的类无法加载，那么Java进行就没有办法正常工作了。

这样还有一个好处，就是可以确保自己写的类肯定可以被加载到。

3.JVM垃圾回收机制GC

对于Java，回收垃圾采取的是自动回收策略，策略也称为GC。

对于GC来说，回收的其实是堆上的内存。而对于堆，保存的主要是对象，换句话说，也就是主要回收对象，那怎么回收对象呢？主要有两个步骤：判断谁是垃圾和如何释放其对应的内存。

3.1.判断谁是垃圾

在判断谁是垃圾这一步，Java是采取很保守的做法，也就是可以保证只会释放后续不会再使用的对象，后续仍会使用到的对象，是不会进行回收的，所以才用的策略是：判断某个对象是否存在引用指向，如果没有引用指向，就可以判断为垃圾，反之不行。

判断谁是垃圾，GC有两种策略：引用技术和可达性分析，而JVM采取的策略只有可达性分析，引用计数则不是。

（1）引用计数

1）策略：每创建一个对象，就在对象前面多开辟一块空间，用来计数使用，有一个引用指向该对象，计数变量就+1，如果计数器为0，则需要回收该对象。

2）代码举例

class TT {

}
public class GC {
    public static void main(String[] args) {
        TT a = new TT();
        TT b = a;
    }
}

对于实例化的TT对象，当前有两个对象指向它，所以计数值为2（分别是引用a和b），如果a=null或者b=null，则计数值-1，两个都置为null，则计数为0.

对于引用计数存在两个问题

问题一：会消耗额外的内存空间

如果对象本身的内存比较大，相比来说计数的空间就很小；但是如果对象内存空间很小，那么计数空间就会显得很大，就会浪费很大的空间

问题二：存在“循环引用”问题

这类问题就会让外部代码无法对对象进行释放

代码举例：

class T {
    T t;
}
public class GC {
    public static void main(String[] args) {
        T a = new T();
        T b = new T();
        a.t = b;
        b.t = a;
    }
}

这是一段有问题的代码

图示分析：