【 java 虚拟机知识 第二篇 】

目录

1.类初始化和类加载

1.1.创建对象的过程

1.2.对象的生命周期

1.3.类加载器

1.4.双亲委派模型

 1.5.类加载的过程

2.垃圾回收

2.1.垃圾回收介绍

2.2.触发垃圾回收的方式

2.3.判断垃圾的方法

2.4.垃圾回收算法

2.5.垃圾回收器

2.6.minorGC、majorGC、fullGC

2.7.CMS与G1的区别

1.类初始化和类加载

1.1.创建对象的过程

分为四步：类加载检查，分配对象内存空间，初始化零值操作，进行必要设置（对象头），执行init方法

类加载：java虚拟机在执行到new关键字的时候，会先进行对应类的类是否加载，如果没有加载，那么就会先执行类加载，然后再执行new关键字

分配内存空间：在堆中分配一段空间给对应对象

初始化零值操作：给对象的空间内的对应成员初始化为零值（对象头除外）

进行必要的设置：比如说：给对象头设置一些信息，类的元数据，对象的年龄，对象的哈希码

执行init方法：执行对应的构造方法

1.2.对象的生命周期

对象的生命周期：创建，使用，销毁

创建：上面的部分

使用：比如说调用该对象的成员

销毁：该对象没有被引用了，那么就会被看作垃圾进行回收

1.3.类加载器

类加载器：启动类加载器，扩展类加载器，应用程序类加载器

启动类加载器：加载java核心库里面的类

扩展类加载器：加载一些扩展的类，比如说框架的类

应用程序类加载器：加载用户自己手动创建的类

1.4.双亲委派模型

原则：

• 向上委派
• 向下加载

如果一个类加载器收到了加载类的任务，不会自己先执行，而是往上委派给自己的父类，依次类推，直到委派给最终的父类也就是启动类加载器，然后从启动类加载器开始，判断该类是否被自己加载，是否能进行加载，如果能直接返回及即可，如果不能继续往下加载（抛给子类），依次类推

作用：

1.保证类的唯一性

向上委派，向下加载的这种方式，保证了一个类不会被重复加载，并且保证的一个类只会被一个类加载器加载

2.保证安全性

如果用户自己编写了一些类，类的全限定名与Java核心库中的类一致，可能会出现优先加载用户的类，从而间接导致核心类被用户修改了，那么通过向上委派，向下加载的这种方式从上开始加载，保证了类的安全性

3.形成了隔离和分层的效果

不同的类加载器负责不同的类，既不会重复加载，而保证了高效性

4.简化了类加载流程

 向上委派，向下加载的这种方式，保证了一个类只能加载一次并且不同的类加载器负责不同的类，从而简化了流程

 1.5.类加载的过程

从大体上类加载分为五步：类加载，连接，初始化，使用，卸载

细分又有七步：类加载，验证，准备，解析，初始化，使用，卸载

类加载：通过类的全限定名找到对应的二进制字节码文件，将该文件转换到内存形成创建对象实例的模板

验证：验证该二进制字节码是否符合jvm规范，比如说校验魔术，主版本号等等，具体由：文件格式校验，元数据验证，字节码验证，符号引用验证

准备：给该类的静态变量赋一些初始化值

解析：将原来的符号引用转为直接引用

初始化：执行构造器方法，执行父类的静态成员，子类的静态成员，父类的构造方法，子类的构造方法

使用：自己用户使用

卸载：判断该类没有被引用即可卸载，三个方面看

• 该类里面的所有的实例对象都已经被回收了
• 该类的classLoder对象已经被回收了
• 该类的实例没有被引用

2.垃圾回收

2.1.垃圾回收介绍

以前传统的开发人员他需要进行一个对内存的手动释放，而垃圾回收就是可以自动的对内存进行回收，它既提高了开发效率，也避免了一些问题（内存溢出，内存泄漏）

2.2.触发垃圾回收的方式

方式：内存不足，手动执行，jvm调参，垃圾回收器自己的内部策略

1.内存不足：当内存不足的时候，会触发直接垃圾回收机制

2.手动执行：自己开发人员自己手动指定执行

3.jvm调参：通过调参可以来指定垃圾回收的行为

4.内部策略：垃圾回收内部可能指定了创建对象的数量和内存使用情况，如果超过一定的阈值就会触发垃圾回收

2.3.判断垃圾的方法

方法：引用计数法，可达性分析法

引用计数法：

给每次对象分配一个计数器，如果该对象被一个对象引用，那么就会将计数器进行加一，如果该对象没有被引用，那么此时计数器为0，则被判断为可以被回收

可达性分析法：

从GC Root出发找对应对象进行标记，如果有一个对象没有被标记（代表没有被直接引用或间接引用）那么该对象可以被回收，GC Root对象：Java的核心库类，调用本地方法的类，活跃线程的类 

2.4.垃圾回收算法

垃圾回收算法：标记清除算法，标记整理算法，复制算法

标记清除算法：对引用的对象进行标记，然后进行清除（不是真正的清除，而是记录其对象的起始地址和结束地址到一个地址表中，下次要添加新对象时会先从表中找，找到一个适合大小的就会进行覆盖），清除：记录地址，新对象进行覆盖，好处：速度快，缺点：内存碎片化严重（内存不连续了，本来可以存入的对象存入不了）

标记整理算法：同理进行标记，然后再对可存活对象进行整理，最后清除，好处：避免了内存碎片化问题，缺点：速度慢

复制算法：将内存空间分为两份，一份存对象from，一份为空to，当要回收时，复制可存活对象移入为空的内存空间to中（移入既整理），然后对存对象的空间from整体清除，然后名称from和to换过来，好处：避免了内存碎片化问题，缺点：内存使用率不高

2.5.垃圾回收器

根据作用范围：

新生代：Serial，ParNew，Parallel Scavenge，都是使用的复制算法

老年代：Serial Old（标记整理），CMS（标记清除），Parallel Old（标记整理）

整个堆：G1（整体标记整理，细分区域使用复制）

Serial GC：串行的收集器

ParNew/CMS：并行的收集器，重响应时间快的特点

Parallel GC：并行的收集器，重吞吐量高的特点

G1：并行的收集器，比较平衡

2.6.minorGC、majorGC、fullGC

minorGC：

• 范围：作用于新生代
• 作用时机：当新生代的伊甸园区的空间无法装入新创建的对象时，就会触发一次minorGC，并且每触发一次minorGC，其存活对象的年龄加一
• 细节：作用时间短，次数多

majorGC:

• 范围：作用于老年代
• 作用时机：当新生代的对象需要移入老年代时，发现其空间不足，那么就会触发majorGC
• 细节：作用次数不多，而不常使用

fullGC:

• 范围：作用于整个堆
• 作用时机：当新生代对象需要移入老年代时，发现其空间不足，会触发minorGC，触发之后，如果还是老年代空间不足，那么就会触发fullGC，对整体进行整理
• 细节：作用次数不多，作用时间长

2.7.CMS与G1的区别

方面：作用范围，STW的时间，垃圾回收过程，内存碎片化，浮动垃圾

作用范围：

CMS作用于老年代

G1作用于整个堆

 STW的时间：

CMS是重响应时间快的，STW的时间会更短

G1可以对STW时间进行一个可预测的操作

内存碎片化：

CMS使用的是标记清除算法，会造成内存碎片化问题

G1使用的是标记整理算法，不会造成内存碎片化问题 

垃圾回收过程：

CMS过程：初始标记，并发标记，重新标记，并发清理

G1过程：初始标记，并发标记，最终标记，筛选回收（如果并发标记中出现了对象引用改变，会将其对象引用存入一个队列中，直到最终标记时从队列进行进一步的筛选） 

浮动垃圾：

CMS：它使用的是并发清理，那么如果垃圾回收的速度低于产生垃圾的速度，那么就会出现问题，从而导致CMS转变为Serial，并且也由于在回收的过程中会产生一些浮动垃圾，因此需要一部分空间来存储对应的浮动垃圾

G1：它虽然也会产生垃圾，但是不会出现该问题 ，并且它是使用的多个垃圾回收器进行垃圾回收，效率更高