java jvm 詳解：

關于jvm的相關知識

一、堆內存和棧內存

1、jvm中的棧內存主要存儲的是基本類型的變量和對象的引用

2、jvm中的堆內存主要存儲的是用new來創(chuàng)建的對象和數(shù)組，可變長字符串（StringBuilder和StringBuffered）都是存儲在堆內存的

使用堆的優(yōu)點是動態(tài)分配存儲空間，更靈活，但缺點是由于要動態(tài)分配內存，所以存儲速度較慢；而使用棧速度就比較快，也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，但缺點是棧中的數(shù)據(jù)大小和生存期是必須確定的，缺乏靈活性

3、靜態(tài)存儲分配是存儲靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊的

二、jvm的認識

jvm即java虛擬機，它屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關的信息，使java程序只生成在java虛擬機上運行的目標代碼（字節(jié)碼），這樣就可以實現(xiàn)跨平臺運行；

它的原理是：java源文件經(jīng)過java編譯器編譯成字節(jié)碼程序，通過jvm將每一條指令翻譯成不同平臺的機器碼，通過特定的平臺運行；

jvm的內存區(qū)域主要分為：方法區(qū)，jvm棧，堆，本地方法棧，程序計數(shù)器

程序計數(shù)器:用于記錄當前執(zhí)行到的那個指令，這是唯一一個沒有oom情況的區(qū)域；

jvm棧：線程私有，每個線程創(chuàng)建的同時都會創(chuàng)建jvm棧，它存放的是當前線程中局部的基本變量，部分返回結果以及stack frame，還有對象的引用地址；

堆：線程共享，用來存儲一些對象以及數(shù)組；既然共享，就需要加鎖，所以導致開銷大；

方法區(qū)：這個方法區(qū)對應的是持久代，它存放的是類的信息（名稱、修飾符等等）、類中的靜態(tài)變量、類中用final定義的常量等等；

本地方法棧：用來支持native方法的執(zhí)行，用來儲存每個native方法的調用狀態(tài)；

java垃圾回收主要是針對堆和方法區(qū)：堆分為新生代和老年代，一般剛剛new出來的對象都會被放入到新生代；而新生代又分為Eden區(qū)和兩個Survivor區(qū)；

垃圾回收的機制就是：首先判斷出哪些對象是垃圾，即不再被使用，然后利用相應的算法（標記-清除算法、復制算法、標記-整理算法、分代收集算法）對垃圾進行回收；

1、標記-清除算法：

分兩個階段，標記階段和清除階段，首先標記出需要被回收的對象，然后再回收標記對象所占有的空間；

 它的實現(xiàn)比較簡單，但是缺點就是容易產(chǎn)生內存碎片，導致后續(xù)需要為大對象分配空間時找不到足夠的內存而提前觸發(fā)一次新的垃圾回收動作；

2、復制算法：

復制算法為了解決標記-清除算法的缺點，它將內存按容量劃分成大小相等的兩塊區(qū)域，每次只使用其中的一塊；當一塊用完了之后，就將還存活著的對象復制到另外一塊區(qū)域，然后再把使用過的那一塊區(qū)域清理掉，這樣就不容易出現(xiàn)碎片；

解決了內存碎片的問題，但是缺點是將使用的內存減少到了原來的一半，并且復制的效率跟存活下來的對象數(shù)量有關，當數(shù)量很大時，效率大大降低；

3、標記-整理算法

為了解決復制算法的缺陷，標記-整理算法誕生，標記階段也跟標記-清除算法一樣，先把需要回收的對象標記出來，但是它不是直接回收，而是將存活的對象都向另一邊移動，然后清理掉邊界以外的內存；

4、分代收集算法

這是目前用的最多的一個算法，它的核心思想是根據(jù)對象的存活周期將內存劃分為若干個不同的區(qū)域，一般情況下將堆區(qū)劃分為新生代和老年代，老年代的特點就是每次垃圾回收時需要回收的對象比較少，而新生代的就比較多，所以采取不一樣的算法；

目前新生代大部分采用的是復制算法，但實際上并不是按照1:1的比例來劃分新生代的空間的，一般來說是將新生代劃分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden空間和其中的一塊Survivor空間，當進行回收時，將Eden和Survivor中還存活的對象復制到另一塊Survivor空間中，然后清理掉Eden和剛才使用過的Survivor空間。

而由于老年代的特點是每次回收都只回收少量對象，一般使用的是標記-整理（Mark-Compact）算法。

注意，在堆區(qū)之外還有一個代就是永久代（Permanet Generation），它用來存儲class類、常量、方法描述等。對永久代的回收主要回收兩部分內容：廢棄常量和無用的類。

那么我們怎么確定什么對象是“垃圾”呢？

方法一、引用計數(shù)法：

在java中是通過引用來和對象進行關聯(lián)的，也就是說如果要操作對象，必須通過引用來進行。那么很顯然一個簡單的辦法就是通過引用計數(shù)來判斷一個對象是否可以被回收。不失一般性，如果一個對象沒有任何引用與之關聯(lián)，則說明該對象基本不太可能在其他地方被使用到，那么這個對象就成為可被回收的對象了。這種方式成為引用計數(shù)法。

優(yōu)點：實現(xiàn)簡單，效率高

缺點：無法解決循環(huán)引用的問題

方法二、可達性分析法：

該方法的基本思想是通過一系列的“GC Roots”對象作為起點進行搜索，如果在“GC Roots”和一個對象之間沒有可達路徑，則稱該對象是不可達的，不過要注意的是被判定為不可達的對象不一定就會成為可回收對象。被判定為不可達的對象要成為可回收對象必須至少經(jīng)歷兩次標記過程，如果在這兩次標記過程中仍然沒有逃脫成為可回收對象的可能性，則基本上就真的成為可回收對象了。

哪些對象可以成為GC Roots呢？

1.jvm棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象。
2.方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象。
3.方法區(qū)中常量引用的對象
4.本地方法棧中JNI（即一般說的Native方法）引用的對象。

對于程序員來說，我們也可以通過一些方法來減少GC開銷：

1、不要顯示地調用System.gc()方法

2、盡量減少臨時對象的使用

3、對象不用的時候顯示地設置為null

4、盡量使用StringBuilder來代替String累加字符串

5、能用基本類型的變量（int long），就不要用對象（Integer、Long）

6、盡量少使用靜態(tài)對象變量

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