Java虚拟机

本文是在阅读以下文章的基础上总结而来：

http://blog.csdn.net/cutesource/article/details/5904542

http://www.cnblogs.com/sunada2005/p/3577799.html

http://blog.csdn.net/ning109314/article/details/10411495

http://blog.csdn.net/zsuguangh/article/details/6429592

1. JVM基本结构

    


类装载器（ClassLoader）：用来装载.class文件
执行引擎：执行字节码或本地方法
运行时数据区：包括方法区、栈、Java堆、Java栈、PC寄存器、本地方法栈
运行时数据区的结构图：

    


PC寄存器：存储每个线程下一步执行的JVM命令

JVM栈：存放当前线程的局部基本类型变量（Java中八种基本类型boolean、char、byte、short、int、long、float、double）、部分返回结果以及Stack Frame，非基本类型的对象在JVM栈上仅存放指向堆的地址。每个线程创建时即创建JVM栈，它是线程私有的。

堆(Heap)：存储对象实例及数组值的区域，Java中由new创建的对象的内存都属于此区域，Heap中对象的内存由GC回收。Heap是JVM中所有线程共享的，在其上进行内存分配时需要加锁操作。

方法区(Method Area)：存放所加载类信息、类中静态变量、类中定义为final类型的常量、类中Field信息、类中方法信息。程序中通过类对象中getName、isInterface来获取信息时，这些数据来源于方法区，方法区是全局共享的。

运行时常量池(Runtime Constant Pool)：类中固定的常量信息、方法和Field引用信息等，该空间是从方法区分配得到的。

本地方法栈(Native Method Stack)：存储每个native方法的调用状态。

2. Java代码的编译和执行

Java源码通过编译器编译得到Java字节码，Java字节码经过Java虚拟执行引擎得到目标代码，具体流程图如下：

     


3. JVM垃圾回收

3.1 垃圾收集算法

引用计数法(Reference Counting Collector)：唯一没有使用根集的垃圾回收的法，该算法使用引用计数器来区分存活对象和不再使用的对象。一般来说，堆中的每个对象对应一个引用计数器。当每一次创建一个对象并赋给一个变量时，引用计数器置为1。当对象被赋给任意变量时，引用计数器每次加1当对象出了作用域后(该对象丢弃不再使用)，引用计数器减1，一旦引用计数器为0，对象就满足了垃圾收集的条件。

tracing算法(Tracing Collector)：为了解决引用计数法的问题而提出，它使用了根集的概念。基于tracing算法的垃圾收集器从根集开始扫描，识别出哪些对象可达，哪些对象不可达，并用某种方式标记可达对象，例如对每个可达对象设置一个或多个位。在扫描识别过程中，基于tracing算法的垃圾收集也称为标记-清除垃圾收集器。

compacting算法(Compacting Collector)：又叫标记-整理算法，采用标记-清除算法一样的方式进行对象的标记，但在清除时不同，在回收不存活的对象占用的空间后，会将所有的存活对象往左端空闲空间移动，并更新对应的指针。标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上，又进行了对象的移动，因此成本更高，但是却解决了内存碎片的问题。在基于Compacting算
法的收集器的实现中，一般增加句柄和句柄表。

copying算法(Coping
Collector)：该算法的提出是为了克服句柄的开销和解决堆碎片的垃圾回收。它开始时把堆分成 一个对象 面和多个空闲面， 程序从对象面为对象分配空间，当对象满了，基于 copying算法的垃圾 收集就从根集中扫描活动对象，并将每个 活动对象复制到空闲面(使得活动对象所占的内存之间没有空闲洞)，这样空闲面变成了对
象面，原来的对象面变成了空闲面，程序会在新的对象面中分配内存。一种典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法，它将堆分 成对象面和空闲区域面，在对象面与空闲区域面的切换过程中，程序暂停执行。

generation算法(Generational
Collector)：该算法将堆分成两个或多个，每个子堆作为对象的一代
(generation)。由于多数对象存在的时间比较短，随着程序丢弃不使用的对象，垃圾收集器将从最年轻的子堆中收集这些对象。在分代式的垃圾收集器运行后，上次运行存活下来的对象移到下一最高代的子堆中，由于老一代的子堆不会经常被回收，因而节省了时间。
adaptive算法(Adaptive Collector)：基于Adaptive算法的垃圾收集器就是监控当前堆的使用情况，选择适当算法的垃圾收集器。

3.2
触发GC的条件

1）当应用程序空闲时,即没有应用线程在运行时，GC会被调用

2）Java内存不足时GC会被调用

3.3
减少GC开销的措施

1）不要显示调用system.gc()

2）尽量减少临时对象的使用

3）对象不使用时尽量显示置为NULL

4）尽量使用StringBuffer，而不用String来累加字符串

5）能用基本类型如Int、Long，而不用Integer、Long对象

6）尽量少用静态对象变量

7）分散对象创建和删除的时间