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JVM

山海经
 山海经
发布于 2017/01/21 21:49
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数据类型

    Java虚拟机中,数据类型可以分为两类:基本类型引用类型。基本类型的变量保存原始值,即:他代表的值就是数值本身;而引用类型的变量保存引用值。“引用值”代表了某个对象的引用,而不是对象本身,对象本身存放在这个引用值所表示的地址的位置。

基本类型包括:byte,short,int,long,char,float,double,Boolean,returnAddress

引用类型包括:类类型接口类型数组

 

堆与栈

    堆和栈是程序运行的关键,很有必要把他们的关系说清楚。

    栈是运行时的单位,而堆是存储的单位

    栈解决程序的运行问题,即程序如何执行,或者说如何处理数据;堆解决的是数据存储的问题,即数据怎么放、放在哪儿。

    在Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应,这点很容易理解,因为不同的线程执行逻辑有所不同,因此需要一个独立的线程栈。而堆则是所有线程共享的。栈因为是运行单位,因此里面存储的信息都是跟当前线程(或程序)相关信息的。包括局部变量、程序运行状态、方法返回值等等;而堆只负责存储对象信息。

    为什么要把堆和栈区分出来呢?栈中不是也可以存储数据吗

    第一,从软件设计的角度看,栈代表了处理逻辑,而堆代表了数据。这样分开,使得处理逻辑更为清晰。分而治之的思想。这种隔离、模块化的思想在软件设计的方方面面都有体现。

    第二,堆与栈的分离,使得堆中的内容可以被多个栈共享(也可以理解为多个线程访问同一个对象)。这种共享的收益是很多的。一方面这种共享提供了一种有效的数据交互方式(如:共享内存),另一方面,堆中的共享常量和缓存可以被所有栈访问,节省了空间。

    第三,栈因为运行时的需要,比如保存系统运行的上下文,需要进行地址段的划分。由于栈只能向上增长,因此就会限制住栈存储内容的能力。而堆不同,堆中的对象是可以根据需要动态增长的,因此栈和堆的拆分,使得动态增长成为可能,相应栈中只需记录堆中的一个地址即可。

    第四,面向对象就是堆和栈的完美结合。其实,面向对象方式的程序与以前结构化的程序在执行上没有任何区别。但是,面向对象的引入,使得对待问题的思考方式发生了改变,而更接近于自然方式的思考。当我们把对象拆开,你会发现,对象的属性其实就是数据,存放在堆中;而对象的行为(方法),就是运行逻辑,放在栈中。我们在编写对象的时候,其实即编写了数据结构,也编写的处理数据的逻辑。不得不承认,面向对象的设计,确实很美。

    在Java中,Main函数就是栈的起始点,也是程序的起始点

    程序要运行总是有一个起点的。同C语言一样,java中的Main就是那个起点。无论什么java程序,找到main就找到了程序执行的入口:)

    堆中存什么?栈中存什么

    堆中存的是对象。栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用。一个对象的大小是不可估计的,或者说是可以动态变化的,但是在栈中,一个对象只对应了一个4btye的引用(堆栈分离的好处:))。

    为什么不把基本类型放堆中呢?因为其占用的空间一般是1~8个字节——需要空间比较少,而且因为是基本类型,所以不会出现动态增长的情况——长度固定,因此栈中存储就够了,如果把他存在堆中是没有什么意义的(还会浪费空间,后面说明)。可以这么说,基本类型和对象的引用都是存放在栈中,而且都是几个字节的一个数,因此在程序运行时,他们的处理方式是统一的。但是基本类型、对象引用和对象本身就有所区别了,因为一个是栈中的数据一个是堆中的数据。最常见的一个问题就是,Java中参数传递时的问题。

    Java中的参数传递时传值呢?还是传引用

    要说明这个问题,先要明确两点:

         1. 不要试图与C进行类比,Java中没有指针的概念

         2. 程序运行永远都是在栈中进行的,因而参数传递时,只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象本身。

    明确以上两点后。Java在方法调用传递参数时,因为没有指针,所以它都是进行传值调用(这点可以参考C的传值调用)。因此,很多书里面都说Java是进行传值调用,这点没有问题,而且也简化的C中复杂性。

    但是传引用的错觉是如何造成的呢?在运行栈中,基本类型和引用的处理是一样的,都是传值,所以,如果是传引用的方法调用,也同时可以理解为“传引用值”的传值调用,即引用的处理跟基本类型是完全一样的。但是当进入被调用方法时,被传递的这个引用的值,被程序解释(或者查找)到堆中的对象,这个时候才对应到真正的对象。如果此时进行修改,修改的是引用对应的对象,而不是引用本身,即:修改的是堆中的数据。所以这个修改是可以保持的了。

    对象,从某种意义上说,是由基本类型组成的。可以把一个对象看作为一棵树,对象的属性如果还是对象,则还是一颗树(即非叶子节点),基本类型则为树的叶子节点。程序参数传递时,被传递的值本身都是不能进行修改的,但是,如果这个值是一个非叶子节点(即一个对象引用),则可以修改这个节点下面的所有内容。

    堆和栈中,栈是程序运行最根本的东西。程序运行可以没有堆,但是不能没有栈。而堆是为栈进行数据存储服务,说白了堆就是一块共享的内存。不过,正是因为堆和栈的分离的思想,才使得Java的垃圾回收成为可能。

     Java中,栈的大小通过-Xss来设置,当栈中存储数据比较多时,需要适当调大这个值,否则会出现java.lang.StackOverflowError异常。常见的出现这个异常的是无法返回的递归,因为此时栈中保存的信息都是方法返回的记录点。

一个JVM实例只存在一个堆类存,堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后,需要把类、方法、常变量放到堆内存中,以方便执行器执行,堆内存分为三部分:

Permanent Space 永久存储区

永久存储区是一个常驻内存区域,用于存放JDK自身所携带的Class,Interface的元数据,也就是说它存储的是运行环境必须的类信息,被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的,关闭JVM才会释放此区域所占用的内存。

Young Generation Space 新生区

新生区是类的诞生、成长、消亡的区域,一个类在这里产生,应用,最后被垃圾回收器收集,结束生命。新生区又分为两部分: 伊甸区(Eden space)和幸存者区(Survivor pace),所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个: 0区(Survivor 0 space)和1区(Survivor 1 space)。当伊甸园的空间用完时,程序又需要创建对象,JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收,将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了,再对该区进行垃圾回收,然后移动到1区。那如果1区也满了呢?再移动到养老区。

Tenure generation space养老区

养老区用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象,一般池对象都在这个区域活跃。   三个区的示意图如下:

 

问:类变量和实例变量有什么区别?

答:静态变量是类变量,非静态变量是实例变量,直白的说,有static修饰的变量是静态变量,没有static修饰的变量是实例变量。静态变量存在方法区中,实例变量存在堆内存中。

问:我听说类变量是在JVM启动时就初始化好的,和你这说的不同呀!

答:那你是道听途说,信我的,没错。

问:我产生的对象不多呀,为什么还会产生OutOfMemory

答:你继承层次忒多了,Heap中 产生的对象是先产生 父类,然后才产生子类,明白不?

问:OutOfMemory错误分几种?

答:分两种,分别是“OutOfMemoryError:java heap size”和”OutOfMemoryError: PermGen space”,两种都是内存溢出,heap size是说申请不到新的内存了,这个很常见,检查应用或调整堆内存大小。

“PermGen space”是因为永久存储区满了,这个也很常见,一般在热发布的环境中出现,是因为每次发布应用系统都不重启,久而久之永久存储区中的死对象太多导致新对象无法申请内存,一般重新启动一下即可。

问:为什么会产生StackOverflowError

答:因为一个线程把Stack内存全部耗尽了,一般是递归函数造成的。

问:一个机器上可以看多个JVM吗?JVM之间可以互访吗?

答:可以多个JVM,只要机器承受得了。JVM之间是不可以互访,你不能在A-JVM中访问B-JVM的Heap内存,这是不可能的。在以前老版本的JVM中,会出现A-JVM Crack后影响到B-JVM,现在版本非常少见。

问:JVM中到底哪些区域是共享的?哪些是私有的?

答:Heap和Method Area是共享的,其他都是私有的,

问:什么是JIT,你怎么没说?

答:JIT是指Just In Time,有的文档把JIT作为JVM的一个部件来介绍,有的是作为执行引擎的一部分来介绍,这都能理解。Java刚诞生的时候是一个解释性语言,别嘘,即使编译成了字节码(byte code)也是针对JVM的,它需要再次翻译成原生代码(native code)才能被机器执行,于是效率的担忧就提出来了。Sun为了解决该问题提出了一套新的机制,好,你想编译成原生代码,没问题,我在JVM上提供一个工具,把字节码编译成原生码,下次你来访问的时候直接访问原生码就成了,于是JIT就诞生了,就这么回事。

问:为什么不建议在程序中显式的生命System.gc()

答:因为显式声明是做堆内存全扫描,也就是Full GC,是需要停止所有的活动的(Stop  The World Collection),你的应用能承受这个吗?

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