JVM运行时数据区、类加载器和GC算法！！！

ゝ一世哀愁。 2023-02-10 01:17 39阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  JVM简介
 *  类加载器
 *  本地方法栈
 *  程序计数器
 *  方法区
 *  虚拟机栈
 *  堆
 *  GC算法

# JVM简介 #

JVM是Java虚拟机，存在于JRE中，即Java运行时环境，JVM时运行在操作系统上的程序，而我们的Java程序是运行在JRE（JVM）之上的，操作系统是运行在硬件之上的。  
![在这里插入图片描述][2020051916282837.png]  
我们所编写的Java文件，首先会被编译成class文件，然后通过类加载器进行加载到JVM中，也就是我们的运行时数据区，核心有五部分组成，分别是，方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。  
![在这里插入图片描述][20200519164400335.png]

# 类加载器 #

所谓类加载器，也就是将.class文件加载为Class模板，并可以通过new关键字创建实例对象，实例对象可以通过getClass方法获取Class模板，Class模板可以通过getClassLoader方法获取类加载器。  
![在这里插入图片描述][20200520121112868.png]  
其中这里的类加载器有三种，分别是**启动类（根）加载器（BootStrap Class Loader）、扩展加载器（）ExtClassLoader、应用程序加载器（AppClassLoader）**，根据**双亲委派机制**，当加载一个对象的时候，会从应用程序加载器往上找，找到扩展类加载器，然后再往上找，找到根加载器，如果根加载器无法加载，那么就会看看扩展类加载器是否可以加载，如果也不可以那么就去应用程序加载器加载，如果还不可以，就会报错。  
![类][20200520120606872.png]  
我们一般自定义的类，都是被应用程序加载器进行加载，JDK自带的类，一般都是通过根加载器进行加载，下图ext包下的类都是扩展类加载器进行加载的。  
![在这里插入图片描述][20200520122332170.png]

# 本地方法栈 #

本地方法栈主要是存储被native关键字修饰的方法，该方法会调用本地方法接口（Java Native Interface JNI）本地方法接口会调用本地方法库，其中这里面主要是一些C/C++程序。  
![在这里插入图片描述][20200520122814246.png]

# 程序计数器 #

**程序计数器**：程序计数器是线程私有的，每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

# 方法区 #

**方法区**：方法区是线程共享的，主要存储**静态变量**、**常量**、**类型信息（构造方法、接口的定义）和常量池**。

# 虚拟机栈 #

当我们的方法被调用的时候，就会进栈，当方法执行结束的时候就会出栈，其中main方法是第一个进栈的方法，当然了，由于栈是先进后出的数据结构，所以main方法是最后出栈的方法，即最后结束的方法。  
当我们的main方法调用其他方法的时候，其他方法也会进栈，如果其他方法也调用了其他方法，那么还会进栈那，如果我们有死循环（或其他不当操作）进栈，那么就会出现Static Over Flow即栈溢出。下面模拟一个栈溢出

package com.hzy;
    public class Main {
        public static void main(String[] args){
            a();
        }
        public static void a() {
            b();
        }
        public static void b() {
            a();
        }
    }

![在这里插入图片描述][20200520111923567.png]

栈中主要存放：**八大基本数据类型、对象的引用、实例方法**

# 堆 #

当类加载器加载了类之后，会把**类、方法、常量、变量**放到堆中，并保存引用类型所指的真实对象。  
![在这里插入图片描述][20200520103912549.png]  
当某个对象使用完毕之后，会出栈，但是，所指向的对象会残留在堆中，也就成为了垃圾。对于堆来说，又被细分为了三部分：**新生区、老年区、元空间**（JDK8以后永久区该命为元空间）。新生区又细分为：**伊甸园区（Eden）、幸存0区、幸存1区**。这样分的目的也就是为了解决堆中的垃圾问题，GC垃圾回收机制就是，会对新生区进行垃圾回收，没有被回收的垃圾会进入到幸存区（0区或1区），GC垃圾回收机制会对幸存区进行回收，这种在新生区进行垃圾回收的机制是轻量级，即轻GC，如果在幸存区也没有被清理掉，那么就会进入老年区（默认是被清理了15次还没死，就进入老年区），对新生区和老年区都进行垃圾回收的机制是重量级的，即重GC，会把所有的垃圾都清理一下，我们所听说的**垃圾回收机制，也就是对新生区和老年区进行的回收**。  
如果我们的新生区和老年区都满了，就会报一个Out Of Memory（OOM）内存不足。下面模拟一个OOM

package com.hzy;
    public class Main {
        public static void main(String[] args){
            String s = "hello";
            while (true) {
                s += s;
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][20200520112617969.png]  
![在这里插入图片描述][20200520105748355.png]  
这里的元空间常驻在内存中，主要是存放我们的Class对象，接口定义，常量池和Java运行时的一些环境，这里不存在垃圾，虚拟机关闭时会被释放内存  
![在这里插入图片描述][20200520110716750.png]  
这里需要注意一下，我们的方法区就是在元空间的，其中常量池是在方法区中的，很多时候，我们习惯把方法区单独提出来，有时称方法区为非堆。

# GC算法 #

**如何判断该对象是垃圾？**  
**引用计数法**  
用一个标识位去计数该对象被引用的次数，被引用一次该标识位的值就加1，当该标识位的值为0的时候就认为该对象是垃圾。  
**可达性分析法**  
从GC Roots往下搜索，如果某个对象不可达（也就是不在任何一棵树上），就认为该对象及与之相连的对象为垃圾（5，6，7为垃圾）。  
![在这里插入图片描述][20200713100111957.png]

GC主要是对新生区和老年区进行回收  
**标记-清除算法**  
标记清除算法是最基础的垃圾回收算法，主要包括两步，标记和清除，首先标记处所有需要回收的对象，标记之后，统一回收掉所有被标记的对象，反过来也可以，标记存活的对象，统一回收所有未标记的对象。该算法进行标记清除后，会有大量不连续的内存碎片。  
![在这里插入图片描述][20200520114608764.png]  
**标记-复制算法**  
复制算法主要是对新生区进行垃圾回收，其中新生区又包括：伊甸园区，幸存0区和幸存1区，其实这里的0区和1区又叫做from区和to区，这里的from区和to区是动态的，当进行垃圾回收的时候，如果伊甸园区有残余垃圾，from区也有残余垃圾，那么会把这两个区的垃圾都放到to区，并把to区改名为from区，目的是保证to区永远为空（谁空谁是to），方便把伊甸园区和from区的垃圾都放到to区。这样一来就会有一个空闲的区域，导致空间浪费。  
![在这里插入图片描述][2020052011404426.png]  
**标记-整理算法**  
即是对标记清楚算法再次扫描，进行空位填充，这样一来，没有了空余空间，但是多了一遍遍历，更耗时（一般都是执行多次标记清除算法才执行一次标记压缩算法）。  
![在这里插入图片描述][20200520115005390.png]  
**总结**  
对于GC垃圾回收算法适用场景：**新生区用标记-复制算法，老年区用标记-整理算法**

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