JVM类加载和垃圾回收

一、JAVA跨平台

    JVM(Java Virtual Machine)意思是java虚拟机,所有的java程序，都运行在这个虚拟机上，也因此java拥有了诞生之初最大的优势，[b]跨平台[/b]。java文件经过编译成为class文件，虚拟机识别class文件，并运行。程序并不直接与操作系统进行交互，所以java可以跨平台。虚拟机起到了中间作用，虚拟机本身不是跨平台的，所以我研究一下java虚拟机的原理，究竟是如何工作的。

 

二、类加载

    类加载器一共分四种，引导类加载器，扩展类加载器，系统类加载器，自定义类加载器。他们之间有层级关系，具体关系如下图所示（图片来自于网络）

        java在类加载过程中，检查加载是从下至上的，而加载过程是从上之下的。当一个类加载器接收到加载请求的时候，首先检查这个类是不是被自己加载过，如果没有，则提交给上级加载器去加载。上级加载器重复此过程，直到顶层，顶层发现自己也没有加载过，那么就去尝试加载此类，如果发现自己的加载范围内找不到该类，就会交给下层去加载，如果到最后，连classpath和指定目录都没有找到类，那么类加载器就会爆抛异常。

 

三、类链接和初始化

      在类被加载都系统后，就会进行一些诸如分类内存空间，赋初始值，初始化变量等工作。

       1.类链接

              ①验证：验证被加载后的类是否有正确的结构，类数据是否会符合虚拟机的要求。

              ②准备：分配内存，赋默认值，静态变量赋初始值等

              ③解析：将运行时常量池中的符号引用替换为直接引用（这句话我没懂，所以直接引用别人的）

       2.类初始化

              在一下情况下，类会被初始化

              ①创建类的实例，比如new一个类时

              ②初始化某个类的子类，因为初始化子类的时候，会先初始化父类
              ③反射，如用Class.forName()调用，直接.class不会
              ④ 访问类或接口的静态变量或者静态方法
              ⑤java虚拟机启动时被标明为启动类的类，比如含有Main的启动类

              父类静态成员、静态代码块—>子类静态成员、静态代码块—>父类和子类实例成员内存分配—>父类实例成员、代码块—>父类构造函数—>子类实例成员、代码块—>子类构造函数

 

四、运行时数据区

      在java程序运行的过程中，所有的数据都是存储在“运行时数据区”，比如类加载后，类的基本信息会存储在方法区，初始化某个对象后，对象会被存储在JAVA堆区，调用某个方法时，方法内部变量会存储在JAVA栈区。具体的情况如下：

 

    运行时数据区分为5个大块，方法区，JAVA堆，JAVA栈，本地方法栈，PC计数器。其二者是线程共享的，后三者是线程独享的。

    ①PC计数器：线程执行Java方法时，记录其正在执行的虚拟机字节码指令地址，因为是线程独享，所以在线程相互切换执行时，不会混乱。

    ②本地方法栈：为执行本地方法而服务的栈。

    ③JAVA栈：JAVA栈是线程私有的，一个线程会对应一个JAVA栈，生命周期与线程相同，线程中每调用一个方法，就会JAVA栈就会产生一个栈帧，栈帧存储着方法的局部变量、操作栈、动态链接、方法出口的信息。每一次方法的调用，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程，如果递归调用，那么每一层深度，就会产生一个栈帧。

    ④JAVA堆：JAVA堆区域是线程共享区域，它存储了所有类的实例，是运行时区域中最大的一块。不断有新对象产生，也不断的被垃圾回收给销毁。JAVA堆的大小是可以配置的。

    ⑤方法区：也是线程共享的区域，存储类所有类的类信息，我称之为叫类的结构信息。值得注意的是，类的常量、静态变量也是存储在这一块的。因为静态变量不属于具体的某个对象，而是类本身的一个属性。

 

五、垃圾回收

      垃圾回收主要针对的是JAVA堆区域，在这个区域，要存储每一个类的实例（对象），是一个很庞大的区域。

      当一个对象不再被使用的时候，比如已经无法通过引用去找到的对象。就需要回收这部分内存，以供后边的实例使用。为了确定找到这些没有用的对象并清除掉，产生了一些经典的算法。

          ①引用计数器：创建的对象每多赋值一个变量，计数器就加一，反之就减一。当对象引用为零的时候，他就永远不能被访问了，就应该被清理了。缺点：不能识别闭环引用，假如A-B,B-A，那么AB都有一次引用，就永远不会清理。

          ②标记清除：利用有向图的思想，计算根节点到对象的路径，如果路径为无穷大，这表示对象不可达，应该被清除。缺点：产生内存碎片较多。

          ③标记清除压紧：为了解决②的碎片问题，在②的基础上增加一个操作，把所有存活的对象，都移动并对齐到JAVA堆的一边去。这样就不会产生碎片了，不过效率会更低一点。

          ④复制：把JAVA堆分成2个区域AB，活动对象在A中产生，当A内存满的时候，就扫描A，把A中的存活对象整齐的复制到B中。缺点：消耗内存大

          ⑤新生代老年代：由于大多数对象存活的时间较短，而少部分会存活很久。所以将JAVA堆分为多个区域，每个区域作为一代，如ABC，对象在A中产生，如果A满了就扫描一次，将存活对象复制到B，当B也满了，将B对象复制到C中，由于C里边的对象是存活了2轮的，所以很少会被清除掉，所以可以称之C为老年代，对应A为新生代，B为年轻代。优点：灵活（可以根据程序调整代的数量，代的大小）节省时间（新生代需要扫描次数较多）。