1.為什么要學(xué)習(xí)Java虛擬機(jī)?

這里我們使用舉例來(lái)說(shuō)明為什么要學(xué)習(xí)Java虛擬機(jī)，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題就和為什么要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是一個(gè)道理，工欲善其事，必先利其器。曾經(jīng)的我經(jīng)常害怕處理內(nèi)存溢出的問(wèn)題，因?yàn)椴恢浪麨槭裁磿?huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)我在看了這本書(shū)以后明白了垃圾回收算法，以及JVM是如何幫助我們處理GC的，這個(gè)時(shí)候當(dāng)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候我就明白需要查找GC Root，或者查看GC日志，去查找這個(gè)問(wèn)題的根源，這樣就能處理這些問(wèn)題。還有以前的在理解重載和重構(gòu)的時(shí)候只是在表面去理解，當(dāng)我看完這本書(shū)明白，原來(lái)在方法調(diào)用時(shí)候這些東西就生成處理，另外還有一個(gè)new到底經(jīng)歷那些事情等等一序列問(wèn)題，如果你還在就糾結(jié)一些問(wèn)題為什么是這么處理的時(shí)候那你就去看Java虛擬機(jī)吧，或許會(huì)有不一樣的感悟，以上就是為什么要學(xué)習(xí)Java虛擬機(jī)的原因。

2.需要了解哪些方面?

這里面我們來(lái)談一下GC，要探討這個(gè)問(wèn)題我們需要從3個(gè)方面入手:

(1)JVM是如何分配內(nèi)存的?

1)線程計(jì)數(shù)器，是一塊較小的內(nèi)存空間，用來(lái)指定當(dāng)前線程執(zhí)行字節(jié)碼的行數(shù)，每個(gè)線程計(jì)數(shù)器都是私有的，因?yàn)槊總€(gè)線程都需要記錄執(zhí)行的行數(shù);這里解釋一下為什么每個(gè)線程都需要一個(gè)線程計(jì)數(shù)器，JVM的多線程是通過(guò)線程輪流切換分配執(zhí)行時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在任何時(shí)刻，每個(gè)處理器都只會(huì)執(zhí)行一個(gè)線程中的指令，當(dāng)線程進(jìn)行切換的時(shí)，為了線程能恢復(fù)當(dāng)正確的位置，所以每個(gè)線程必須有個(gè)獨(dú)立的線程計(jì)數(shù)器，這樣才能保證線程之間不互相影響。

這里注意下，如果線程執(zhí)行是一個(gè)Java方法的時(shí)候，計(jì)數(shù)器記錄的是虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址;當(dāng)執(zhí)行的是Native的方法的時(shí)候，計(jì)數(shù)器指令為空;該內(nèi)存區(qū)域是Java虛擬機(jī)唯一沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError的區(qū)域。

2)Java虛擬棧，這個(gè)也是一個(gè)線程私有的，生命周期與線程是同步的，每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用于存儲(chǔ)局部變量表，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)鏈接，方法出入口等信息，每個(gè)方法的調(diào)用到執(zhí)行完成的過(guò)程就是一個(gè)棧幀入棧到出棧的過(guò)程;

這里解釋一下局部變量表，局部變量表存儲(chǔ)方法相關(guān)的局部變量，包括基本數(shù)據(jù)，對(duì)象引用和返回地址等。在局部變量表中，只有l(wèi)ong和double類(lèi)型會(huì)占用2個(gè)局部變量空間(Slot，對(duì)于32位機(jī)器，一個(gè)Slot就是32個(gè)bit)，其它都是1個(gè)Slot。需要注意的是，局部變量表是在編譯時(shí)就已經(jīng)確定好的，方法運(yùn)行所需要分配的空間在棧幀中是完全確定的，在方法的生命周期內(nèi)都不會(huì)改變。這部分東西我還想等下一篇博客的時(shí)候我想仔細(xì)說(shuō)一下字節(jié)碼的執(zhí)行過(guò)程;

虛擬機(jī)棧規(guī)定了2種異常情況，一種是線程請(qǐng)求棧的深度大于虛擬機(jī)棧所允許的深度，這時(shí)候?qū)?huì)拋出StackOverflowError異常，如果當(dāng)Java虛擬機(jī)允許動(dòng)態(tài)擴(kuò)展虛擬機(jī)棧的時(shí)候，當(dāng)擴(kuò)展的時(shí)候沒(méi)辦法分配到內(nèi)存的時(shí)候就會(huì)報(bào)OutOfMemoryError異常;

3)本地方法棧，與虛擬機(jī)棧執(zhí)行的基本相同，唯一的區(qū)別就是虛擬機(jī)棧是執(zhí)行Java方法的，本地方法棧是執(zhí)行native方法的;

4)Java堆，堆區(qū)是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊，Java堆是被所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域，主要存儲(chǔ)對(duì)象的實(shí)例。

當(dāng)堆中沒(méi)有內(nèi)存完成實(shí)例分配，并且堆無(wú)法擴(kuò)展的時(shí)候，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常;當(dāng)前虛擬機(jī)都是可以擴(kuò)展的;

5)方法區(qū)，這個(gè)也是線程共享的內(nèi)存區(qū)域，存儲(chǔ)被虛擬機(jī)加載的類(lèi)信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯的代碼數(shù)據(jù)等;

方法區(qū)在物理上也是不需要連續(xù)的，可以選擇固定大小或者擴(kuò)展的大小，還可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾收集，方法區(qū)的垃圾回收是比較少的，這就是方法區(qū)為什么被稱(chēng)為永久區(qū)的原因，但是方法區(qū)也是可以執(zhí)行回收的，該區(qū)域主要是針對(duì)常量池和類(lèi)型的卸載;在方法區(qū)也規(guī)定當(dāng)方法區(qū)無(wú)法滿足內(nèi)存分布的時(shí)候，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常;

運(yùn)行時(shí)常量是方法區(qū)的一部分，常量池主要用于存放編譯生成的各種字面量和符合引用，由于常量池屬于方法區(qū)的一部分，所以當(dāng)常量池沒(méi)有內(nèi)存空間的時(shí)候就拋出OutOfMemoryError異常;

6)直接內(nèi)存，不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)的一部分，可以直接訪問(wèn)堆外的內(nèi)存;所以當(dāng)內(nèi)存空間無(wú)法動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)OutOfMemoryError異常;

以上基本是JVM內(nèi)存分布的內(nèi)容，簡(jiǎn)單的理解水滿則溢出就是這個(gè)道理，系統(tǒng)的整個(gè)空間是一個(gè)大的容器，分不同的部分或者桶去分擔(dān)整個(gè)容量，當(dāng)那個(gè)桶不夠的時(shí)候自然會(huì)溢出。

(2)如何才能保證正確的回收?

回收是已經(jīng)沒(méi)有用的對(duì)象，那怎么判斷一個(gè)對(duì)象沒(méi)用引用?這里需要簡(jiǎn)單介紹2種方法:引用計(jì)數(shù)法和可達(dá)性分析算法;

這里簡(jiǎn)單說(shuō)一下引用計(jì)數(shù)法：對(duì)象中添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有一個(gè)地方引用計(jì)數(shù)器就增加1，引用失效就減少1，計(jì)數(shù)器為0就不可用;缺點(diǎn)就在于無(wú)法處理對(duì)象直接相互引用的問(wèn)題，因?yàn)橄嗷ヒ靡院鬅o(wú)法使計(jì)數(shù)器為0，所以無(wú)法回收;

可達(dá)性分析算法，也就是我們常說(shuō)的GC Root,，當(dāng)一個(gè)對(duì)象沒(méi)有與任何引用鏈相連的時(shí)候，就可以對(duì)該對(duì)象進(jìn)行回收

(3)JVM什么情況下觸發(fā)GC以及GC的方式?

當(dāng)內(nèi)存空間不足的時(shí)候就需要觸發(fā)GC，GC回收的時(shí)候采用的是分代收集的算法，主要分為年輕代和老年代，接下來(lái)我們簡(jiǎn)單介紹一下這2種方式：

年輕代：當(dāng)一個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建的時(shí)候，內(nèi)存分配首先分配在年輕代，大部分對(duì)象創(chuàng)建以后都不再使用，對(duì)象很快變得不可達(dá)，就是對(duì)象無(wú)用，由于垃圾是被年輕代清理掉的，所以被叫做Minor GC或者Young GC。

老年代：對(duì)象如果在年輕代存活了足夠長(zhǎng)的時(shí)間而沒(méi)有被清理掉(即在幾次Young GC后存活了下來(lái))，則會(huì)被復(fù)制到年老代，年老代的空間一般比年輕代大，能存放更多的對(duì)象，在年老代上發(fā)生的GC次數(shù)也比年輕代少。當(dāng)年老代內(nèi)存不足時(shí)，將執(zhí)行Major GC，也叫 Full GC。

以上就是動(dòng)力節(jié)點(diǎn)小編介紹的"深入了解Java虛擬機(jī)"的內(nèi)容，希望對(duì)大家有幫助，如有疑問(wèn)，請(qǐng)?jiān)诰€咨詢(xún)，有專(zhuān)業(yè)老師隨時(shí)為您服務(wù)。