说说虚拟机的相关知识点--适合初学者

liuxuejin 2011-05-10 03:07:29

[align=center]JVM相关知识
一什么是虚拟机
深入虚拟机解释：
当你说“java虚拟机”时，可能指的是如下三种不同的东西：
·抽象规范
·一个具体的实现
·一个运行中的虚拟机规范
我们口头中讨论的更多的是jdk自己实现的虚拟机，研究的更多的是运行中的虚拟机。
Java虚拟机什么时候出现
当你运行一个java程序的时候就会出现，如果同一台计算机同时运行三个java程序，将得到三个java虚拟机实例。注意是实例。每一个java程序都运行在于它自己的虚拟机实例中。
我们简单的认为调用 public static void main（String[] args）就启动了一个java程序。过程如下：
当我们使用命令的来执行一个java程序的时候，例如：Test.class java Test
1 java.exe 会帮我们找到JRE，接着找到位于JRE内部的jvm.dll(你可以去找找你的jre\bin\client\jvm.dll)我的是开发机。所以是client。还有server的。
虚拟机激发后，会先做一些初始化的动作，比如说读取系统参数等，一旦初始化动作完成之后，就会开始张载class文件了。

Java Heap分为2个区1.Young2.Old
当然划分更小的有TLA。
JVM的Heap分配可以使用-X参数设定，
-Xms 启动JVM申请的最小Heap内存，默认为物理内存的1/64但小于1GB。-Xmxjava heap为JVM可申请的最大Heap内存，默认为物理内存的1/4但小于1GB。
PS:
默认当空余堆内存少于40%时，JVM会增大Heap到-Xmx指定的大小，这个比例可以通过
参数-XX:MinHeapFreeRation 改变。
当空余内存大于70%时候，JVM会减少到Heap的大小到-Xms指定的大小。
可以通过参数-XX:MaxHeapFreeRation来指定这个比例。
所以对于运行的系统来说，为避免在运行的时候频繁调整Heap，建议将-Xms和
-Xmx配置成一样大小。

一 Yong区

图片来自互联网！
有关这几个区简单的描述一下：
先分为两大区：一为新生代，二为旧设生代
新生代分为几个块：
Eden，form，to 如上图所示。
一般新产生的对象就放在这里，为什么说一般呢？因为有特殊的例子：
第一: 大对象，这个你的对象大小大于-XX:PreternureSizeThreshold(单位为字节，默认为0，注意此参数在新生代采用Parallel Scavenge GC时无效)。
这个参数，那么大对象直接在养老区分配，不在Eden分配。
注意;以上的情况是以不同的GC来说的。
第二：
另一种为大的数据对象，而且数组中没有引用外部对象。
旧生代就是用于存放新生代经过垃圾收集后的存活对象。

下面详细说说：
一，对于新生代选用串行（Serial GC）的话：
1 如果新产生的对象大于Eden,对象直接在旧生代分配
2如果配置了PreternureSizeThreshold参数，新产生的对象大于这个参数的值，
对象也会在旧生代直接分配。
二，对于新生代选用并行回收GC(Parallel Scavenge)
PS为server模式时默认选择的GC方式，
当TLAB，Eden上分配都失败时，判断需要分配的内存大小是否>=Eden space的一半，
如是就直接在旧生代分配。

三，新生代选用并行GC(ParNew)
其内存分配跟串行GC的一样。
在这里啰嗦的解释一下TLAB这个东西：
TLAB全称叫 Thread Local Allocation Buffer），Sun JDK为了提高对象生成的效率，在Eden哪里为每一个新创建的线程创造一个这么样的空间。TLAB的大小一般都是由JVM 运行计算得出的，但是可以通过-XX:TLABWasteTargetPercent来设置TLAB可占用的Eden Space
的百分比，默认值为1%。
在TLAB分配内存时不需要加锁，因为在堆上分配内存时候要加锁，所以在TLAB分配时效率快很多。当然这只是适合小对象分配。其分配细节取决于具体的GC。

以上就是Java的内存管理了，当然这是很比较简单的描述的，因为本文的预期读者为刚学java不久的学生，所以就不写那么广泛了(高深的东西我也不懂！哈哈)
还有一个区，不得不说的一个区就是持久区，也就是方法区。
方法区
方法区存放了要加载的重要的类的信息，反射就是靠这个东西的。
里面存了什么东西呢？大概有这些东西：类的静态变量，类中定义为final类型的常量，
类中的Field信息，类中的方法信息。这里怎么比如呢？
假设对象是一辆宝马的话，那么方法区就存放了宝马的各种组件的模具。
你要一辆宝马的话，根据模具生产出来零件拼装就是了。只不过是jvm帮我们拼装而已。
PC寄存器
这个东西每一个线程都会有的，最简单的Hello,World！也会有的，main就是方法就是在主线程里。
为什么要这个东西呢？没有学过汇编的童鞋可能有点晕啊！
现在的计算机都是多任务的，多线程的，或者多进程的。一般来说，每一个线程或者进程都会获得操作系统分给它的一个固定的CPU运行时间片。如果时间片用完了，就算任务没有完成，也得必须交出CPU。
如果一个线程在运行到某个的时候，分给线程的CPU时间片用完了，线程肯定被交出CPU了，然后又去排队等待CPU。那么如果它再次获得CPU的时候，难道又重新去重头运行一篇？NO，这个PC寄存器就发挥作用了，PC寄存器保存着上次被移出CPU时候，运行完的指令的下一条代码。假设运行到A指令，线程就被移出CPU了，那么pc寄存器指向的就是A指令的下一条指令，假设是B,等到重新获取到CPU了，直接就运行指令B了。线程的换入换出是比较复杂的过程。所以这里不做深入的描述了。

本地方法栈
调用本地方法的时候用到的，例如java里面调用C代码的时候。

JAVA栈
保存着调用方法时候的一些信息，
每启动一个线程，JVM都会为它分配一个Java栈，用于存放方法中的局部变量，操作数以及异常数据等。当线程调用某个方法时，JVM会根据方法区中该方法的字节码组建一个栈帧。并将该栈帧压入Java栈中，方法执行完毕时，JVM会弹出该栈帧并释放掉。
注意，Java栈中的数据是线程私有的，一个线程是无法访问另一个线程的Java栈的数据。这也就是为什么多线
程编程时，两个相同线程执行同一方法时，对方法内的局部变量时不需要数据同步的原因。

类是怎么装载入内存的？
准确的说是class文件如何加载进虚拟机的。下面也简单的介绍一下：
类加载器基本概念
顾名思义，类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class 类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。
基本上所有的类加载器都是 java.lang.ClassLoader 类的一个实例。
加载器是层次划分的：

该图来自IBM的文章
刚学习的同学知道有这些加载类就可以了，至于加载的顺序和模式，如果大家想知道的话，不妨去je查查资料或者看看深入虚拟机吧。
当我们使用命令来执行某一个Java程序(比如HelloWorld.class)的时候：java HelloWorld
(1) java.exe 会帮助我们找到 JRE ，接着找到位于 JRE 内部的 jvm.dll ，这才是真正的 Java 虚拟机器 , 最后加载动态库，激活 Java 虚拟机器。
(2) 虚拟机器激活以后，会先做一些初始化的动作，比如说读取系统参数等。一旦初始化动作完成之后，就会进行类的加载了。
（3）当类加载到内存后，虚拟机开始对其进行检验，准备和解析了。

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