JVM内存管理机制

一. JVM的基本架构

二.什么是JVM

JRE = Java API + JVM

Java虚拟机的本质：

是一个应用程序，是一个进程 Java通过JVM来解释字节码文件达到执行java程序的目的，也就是通过Class Loader来加载class文件，并且按照Java API来执行加载的程序

Java程序运行过程：

Java命令会启动JVM，即启动一个进程，该进程会启动一个主线程，主线程会调用某个类的main方法

JVM到底有几个：

一个main函数表示一个Java程序，每个Java程序启动分配一个JVM实例，即启动一个JVM Java之所以能实现跨平台，一次编译到处运行，本质原因是JVM不是跨平台

三. Java程序运行原理

Java程序的运行流程：

创建字节码文件对象：

类加载器加载编译好的class字节码文件到方法区中（Method Area），到堆内存heap中自动创建一个Class字节码文件对象，并验证字节码文件的正确性 Java编译一个类时，如果这个类所依赖的类还没有被编译，编译器就会先编译这个被依赖的类，然后引用，否则直接引用 编译后的字节码文件格式主要分为两部分：常量池和方法字节码 常量池记录的是代码出现过的所有token(类名，成员变量名等等)以及符号引用（方法引用，成员变量引用等等）；方法字节码放的是类中各个方法的字节码 在加载类的时候，包含main方法的类会先被加载，他会加载所有需要的类，这些被加载的类又会加载他们所需要的类，以此类推

静态成员分配空间：

在方法区中给静态成员变量及静态方法分配内存 反编译.class文件可直接看到静态成员处全部已替换成常量，说明编译器直接把静态成员变量当作成MAX_VALUE这类的常量来处理了，静态成员变量属于类，而不属于任何对象

方法入栈：

main方法首先入栈，在栈内存中给局部变量分配空间，运行时可能会调用其他方法，此时该方法从方法区中入栈，给其中所有的局部变量分配栈帧，方法调用完成按先进后出的原则依次销毁 在主线程运行时可能会调用某个类，此时将创建一个此类的对象，在栈中分配栈帧存放对象地址，在堆中分配空间存放此类的所有成员变量及成员方法

默认初始化对象：

在常量池中给int等基本数据类型的常量分配空间，将类中的符号引用转化为地址，初始化类的时候若有父类则先初始化父类 若在主线程中启动了另外的线程，则在JVM会在内存中会继续给新线程分配一个线程栈，线程程序计数器（PC）以及本地方法栈（native）

JVM的类执行机制：

JVM是基于栈的体系结构来执行class字节码的，每一个JVM只有一个堆和方法区，但可以有很多线程每一个线程创建后，都会产生程序计数器（PC）和栈（Stack）以及native方法栈，实现线程的独立程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量，在CPU对不同线程进行调度的时候，快速恢复现场，本质上是当前线程所执行字节码的行号计数器栈中存放一个个栈帧，每个栈帧对应着每个方法的每次调用，而栈帧又是有局部变量区和操作数栈两部分组成，局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数，操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果Java只能通过本地方法栈来实现对底层C/C++方法的调用方法区存放了要加载的类信息、静态变量、final类型的常量、属性和方法信息

四.Java的自动垃圾回收机制（GC）

Java中垃圾机制会自动回收不再使用的一些对象，释放内存空间(堆+栈)

GC算法：引用记数法和根搜索算法

引用记数法：给堆中的每一个对象增加一个引用计数器来，每次创建一个对象并赋值给变量时，引用计数器+1，对象不再使用时计数器-1，计数器为0的时候被回收。引用计数法无法处理循环引用，此时需要手动调用System.gc()回收资源 根搜索算法：通过GC root的对象作为起始节点向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象到所有的GC root之间没有任何的引用链相连，则该对象不可用，Gc回收

事故

内存泄漏：内存空间已经申请，使用完毕后如果没有主动释放，会一直占用内存 野指针：栈上的对象引用指向的堆上的内存空间已经被释放

五.堆溢出与栈溢出

堆溢出（OutOfMemoryError）

java程序运行时不停地在堆上给对象实例分配空间,总会有超过堆空间界限的时候,这个时候就溢出了/JVM堆默认的heapsize是内存大小的1/4

package com.cskaoyan.oom; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class OOMDemo { public static void main(String[] args) { List<MyEatClass> list = new ArrayList<>(); int i = 0; while (true) { //定义一个List集合，不停地创建对象，往里面加元素 MyEatClass myEatClass = new MyEatClass(); list.add(myEatClass); System.out.println(i++); // 释放资源 myEatClass = null; } } } class MyEatClass { //每创建一个事数组，在堆上分配4M空间，持续创建对象，堆空间迟早会被消耗完 int[] mem = new int[1024 * 1024]; }

栈溢出（StackOverflowError）

在栈中，main方法不停地调用其它方法或者给对象引用分配栈帧,栈空间也会有分配完的时候,在这个时候就栈溢出了

public class StackOverFlowDemo { public static void main(String[] args) { //diGui()方法循环进栈，栈空间迟早会被消耗完 digui(); } public static void digui() { //diGui方法中给局部变量分配16字节空间，递归自我调用，没有出口 long l = 1l; long l2 = 1l; digui(); } }

获取和设置heapSize以及各种Memory

JVM内存使用是动态变化的,有一定的界限 maxMemory：初始化时JVM的最大可用内存,可通过-Xmx设置 freeMemory：当前JVM空闲内存 totalMemory：当前JVM已占用的内存 totalMemory = 当前JVM已使用的内存 + freeMemory 此三和getRuntime() 以及GC中的gc() 均是Runtime类静态方法 public static void main(String[] args) {//返回字节数 long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory(); System.out.println(maxMemory); long freeMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory(); System.out.println(freeMemory ); long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory(); System.out.println(totalMemory); }