当前位置: 代码迷 >> 综合 >> JVM加载过程,以及内存模型相关
  详细解决方案

JVM加载过程,以及内存模型相关

热度:48   发布时间:2023-09-19 07:27:57.0

JVM 如何加载类的

 JVM 类加载机制分为五个部分:加载,验证,准备,解析,初始化。

加载是类加载过程中的一个阶段, 这个阶段会在内存中生成一个代表这个类 java.lang.Class 对象, 作为方法区这个类的各种数据的入口。注意这里不一定非得要从一个 Class 文件获取, 这里既可以从 ZIP 包中读取(比如从 jar 包和 war 包中读取),也可以在运行时计算生成 (动态代理),也可以由其它文件生成(比如将 JSP 文件转换成对应的 Class 类)。

验证这一阶段的主要目的是为了确保 Class 文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要 求,并且不会危害虚拟机自身的安全。

准备准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段,即在方法区中分配这些变量所 使用的内存空间。注意这里所说的初始值概念,比如一个类变量定义为:

public static final int v = 8080;

 实际上变量 v 在准备阶段过后的初始值为 0 而不是 8080, 将 v 赋值为 8080 的 put static 指令是程序被编译后, 存放于类构造器方法之中。

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。
 
初始化阶段是类加载最后一个阶段,前面的类加载阶段之后,除了在加载阶段可以自定义类加 
载器以外,其它操作都由 JVM 主导。到了初始阶段,才开始真正执行类中定义的 Java 程序 
代码。

什么是双亲委派机制,它有什么作用?

双亲委派机制的意思是除了顶层的启动类加载器以外,其余的类加载器,在加载之前,都会委派给它的父加载器进行加载。这样一层层向上传递,直到祖先们都无法胜任,它才会真正的加 载。通过带有优先级的层级关可以避免类的重复加载;保证 Java 程序安全稳定运行,Java 核心 API 定义类型不会被随意替换

JVM 内存划分模型 ,堆和栈的区别 

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域,这些数据区域可以分为两个部分:一部分是线程共享的,一部分则是线程私有的。其中,线程共享的数据区包括方法区和堆,线程私有的数据区包括虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器

程序计数器:我们知道,线程是CPU调度的基本单位。在多线程情况下,当线程数超过CPU数量或CPU内核数量时,线程之间就要根据 时间片轮询抢夺CPU时间资源。也就是说,在任何一个确定的时刻,一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因此,为了线程切换后能够恢复到正确的执行位置,每条线程都需要一个独立的程序计数器去记录其正在执行的字节码指令地址。因此,程序计数器是线程私有的一块较小的内存空间,其可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。如果线程正在执行的是一个 Java 方法,计数器记录的是正在执行的字节码指令的地址;如果正在执行的是 Native 方法,则计数器的值为空。程序计数器是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError 的区域

虚拟机栈:描述的是Java方法执行的内存模型,是线程私有的。每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息,而且 每个方法从调用直至完成的过程,对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。其中,局部变量表主要存放一些基本类型的变量(int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和 对象句柄,它们可以是方法参数,也可以是方法的局部变量。

虚拟机栈有两种异常情况:StackOverflowError 和 OutOfMemoryError。我们知道,一个线程拥有一个自己的栈,这个栈的大小决定了方法调用的可达深度(递归多少层次,或嵌套调用多少层其他方法,-Xss 参数可以设置虚拟机栈大小),若线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度,则抛出 StackOverFlowError 异常。此外,栈的大小可以是固定的,也可以是动态扩展的,若虚拟机栈可以动态扩展(大多数虚拟机都可以),但扩展时无法申请到足够的内存(比如没有足够的内存为一个新创建的线程分配栈空间时),则抛出 OutofMemoryError 异常。

本地方法栈:本地方法栈与Java虚拟机栈非常相似,也是线程私有的,区别是虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法服务,而本地方法栈为虚拟机执行 Native 方法服务。与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常

堆(heap):Java 堆的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例(和数组)都在这里分配内存。Java堆是线程共享的,类的对象从中分配空间,这些对象通过new、newarray、 anewarray 和 multianewarray 等指令建立,它们不需要程序代码来显式的释放内存。由于Java堆唯一目的就是用来存放对象实例,因此其也是垃圾收集器管理的主要区域,故也称为称为 GC堆。从内存回收的角度看,由于现在的垃圾收集器基本都采用分代收集算法,所以为了方便垃圾回收Java堆还可以分为 新生代 和 老年代 。新生代用于存放刚创建的对象以及年轻的对象,如果对象一直没有被回收,生存得足够长,对象就会被移入老年代。新生代又可进一步细分为 eden、survivorSpace0 和 survivorSpace1。刚创建的对象都放入 eden,s0 和 s1 都至少经过一次GC并幸存。如果幸存对象经过一定时间仍存在,则进入老年代。

注意,Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可。而且,Java堆在实现时,既可以是固定大小的,也可以是可拓展的,并且主流虚拟机都是按可扩展来实现的(通过-Xmx(最大堆容量) 和 -Xms(最小堆容量)控制)。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再拓展时,将会抛出 OutOfMemoryError 异常

方法区(method):方法区与Java堆一样,也是线程共享的并且不需要连续的内存,其用于存储已被虚拟机加载的 类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。方法区通常和永久区(Perm)关联在一起,但永久代与方法区不是一个概念,只是有的虚拟机用永久代来实现方法区,这样就可以用永久代GC来管理方法区,省去专门内存管理的工作。根据Java虚拟机规范的规定,当方法区无法满足内存分配的需求时,将抛出 OutOfMemoryError 异常。

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分,用于存放编译期生成的各种 字面量 和 符号引用。其中,字面量比较接近Java语言层次的常量概念,如文本字符串、被声明为final的常量值等;而符号引用则属于编译原理方面的概念,包括以下三类常量:类和接口的全限定名、字段的名称和描述符 和 方法的名称和描述符。因为运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分,那么当常量池无法再申请到内存时也会抛出 OutOfMemoryError 异常。运行时常量池相对于Class文件常量池的一个重要特征是具备动态性。Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生,运行期间也可能将新的常量放入池中,比如字符串的手动入池方法intern()。
 

 常用的JVM启动参数有哪些?

JVM可配置参数已经达到1000多个,其中GC和内存配置相关的JVM参数就有600多个。 但在绝大部分业务场景下,常用的JVM配置参数也就10来个。

例如:

# 设置堆内存

 ‐Xmx4g ‐Xms4g

# 指定GC算法

‐XX:+UseG1GC

‐XX:MaxGCPauseMillis=50

# 指定GC并行线程数

‐XX:ParallelGCThreads=4

 # 打印GC日志

‐XX:+PrintGCDetails

‐XX:+PrintGCDateStamps

 # 指定GC日志文件

‐Xloggc:gc.log

 # 指定Meta区的最大值

‐XX:MaxMetaspaceSize=2g

 # 设置单个线程栈的大小

‐Xss1m

 # 指定堆内存溢出时自动进行Dump

‐XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

‐XX:HeapDumpPath=/usr/local/

此外,还有一些常用的属性配置:

# 指定默认的连接超时时间

‐Dsun.net.client.defaultConnectTimeout=2000

‐Dsun.net.client.defaultReadTimeout=2000

# 指定时区

‐Duser.timezone=GMT+08

 # 设置默认的文件编码为UTF

 ‐Dfile.encoding=UTF‐8

# 指定随机数熵源(Entropy Source)

‐Djava.security.egd=file:/dev/./urandom

 查看JVM进程号的命令是什么?

可以使用 ps ‐ef jps ‐v 等等。

  相关解决方案