学习JVM---入门-Toy模板网

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1.JVM体系结构

JVM的位置

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JVM体系结构

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2.类加载器

双亲委派机制

package java.lang;

/**
 * 测试自定义java.lang.String类能否运行成功
 * 体会双亲委派机制
 *
 * 类加载器逐级向上检查：app->ext->boot
 * 发现boot类加载器中也有String类，但是没有main方法，于是报错
 * app:应用程序加载器
 * ext:扩展类加载器
 * boot:启动类（根）加载器
 *
 * 检查什么？每一级类加载器能够加载的类是固定的，不能越级加载。
 * boot能加载的类，app，ext就不能加载；同理，exit能加载的，app就不能加载。
 * 一个形象的比喻：类，app，ext，boot分别对应平民，村长，乡长，县长。
 * 村长会向乡长汇报，乡长向县长汇报。如果这个案子很特殊，应该有县长来处理，那么村长和乡长当然不能管了。
 *
 * 通过验证“hello”是否会输出，可以知道：先加载类，再去执行main方法。
 * 类是方法的载体，包括main方法，想要用方法，就得先加载类
 */
public class String {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello");        //这一行会输出吗？
        String s = "";
        System.out.println(s.getClass().getClassLoader());
    }
}

运行结果：

错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:
   public static void main(String[] args)
否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application

public class Cat {
    /**
     * 测试自定义普通类使用哪个类加载器
     *
     * 从app到boot检查是否有Cat类，发现ext和boot中都没有Cat类
     * 所有直接还是用app加载器
     */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello");
        System.out.println(Cat.class.getClassLoader());     //运行结果：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
    }
}

3.沙箱安全机制

4.native

native是Java的一个关键字，使用它可以调用本地方法，访问本地资源。

Thread类中的一个用法：

private native void start0();

执行到start0()时，start0()进入本地方法栈，然后调用本地方法接口JNI（Java Native Interface)，然后调用本地方法库。

5.方法区

存哪些东西

static变量
final变量
Class对象
常量池

实例变量存放在堆中。

面试题：一个实例的创建过程？

类加载，Class对象存放在方法区中。
1. 父类静态成员
2. 子类静态成员
3. 父类代码块
4. 父类构造器
5. 子类代码块
6. 子类构造器
实例的声明 Object obj，存放在栈中。
实例的创建 new Object()，存放在堆中。
将对象实例的地址赋给对象的引用（栈中的变量名指向堆中具体的对象）。obj = new Object();
对对象的属性赋值。
调用方法。

6.栈

特点：先进后出，后进先出

为什么main方法先执行，后结束？

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进栈顺序：main(),test1(),test2()

出栈顺序：test2(),test1(),main()

为什么递归会引起栈溢出？

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当调用递归出现死循环的情况时，栈溢出也就出现了。

测试代码：

package stack_;

public class TestStack {
    public static void main(String[] args) {
        test1();
    }
    static void test1(){
        test2();
    }

    static void test2(){
        test1();
    }
}

运行结果：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
	at stack_.TestStack.test2(TestStack.java:12)
	at stack_.TestStack.test1(TestStack.java:8)
	……
	此处省略1000多行（马德，typora软件都干卡死了）
	……
	at stack_.TestStack.test2(TestStack.java:12)
	at stack_.TestStack.test1(TestStack.java:8)

Process finished with exit code 1

7.堆

堆：heap

堆中的三个区域

新生区
- 伊甸园
- 幸存区0
- 幸存区1
养老区
永久区

新生区

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伊甸园：类的创建，应用，甚至消亡。

伊甸园满了之后，触发GC，有一部分被销毁，有一部分进入幸存区。幸存区0,1又会发生数据交换。

老年区

新生区满了之后，触发Full GC，进入老年区。

老年区和新生区都满了，就会发生OOM。

一般不会出现OOM，因为99%的数据都是临时的，用完就不再使用，在伊甸园或幸存区就被回收了。

永久区

JDK1.6及以前：永久代，常量池位于方法区

JDK1.7：永久代，常量池位于堆

JDK1.8及以后，永久区更名为：元空间，常量池位于元空间

内存调优

//虚拟机需要的最大内存
        long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();
        //虚拟机初始化时的总内存
        long original = Runtime.getRuntime().totalMemory();

        System.out.println("max:" + max + "Byte," + max / 1024 / 1024 + "MB");
        System.out.println("original:" + original + "Byte," + original / 1024 / 1024 + "MB");
/**
 * 调优之前：
 * max / 电脑内存 ≈ 1 / 4
 * original / 电脑内存 ≈ 1 / 64
 
 *内存调优：-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails
 */

运行结果：

max:1029177344Byte,981MB
original:1029177344Byte,981MB
Heap
 PSYoungGen      total 305664K, used 20971K
  eden space 262144K, 8% used
  from space 43520K, 0% used
  to   space 43520K, 0% used
 ParOldGen       total 699392K, used 0K
  object space 699392K, 0% used
 Metaspace       used 3282K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 356K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

Process finished with exit code 0

（305664K+699392K）/ 1024 = 981M

元空间的内存逻辑上存在，物理上不存在。

OOM 内存溢出

案例演示

package heap_;

import java.util.Random;

/**
 * 测试堆内存溢出
 */
public class TestOOM {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "hello";
        while (true){
            s +=  s + s + new Random().nextInt(999999999);
        }
    }
}

运行结果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3332)
	at java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuilder.java:124)
	at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:448)
	at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:136)
	at heap_.TestOOM.main(TestOOM.java:9)

Process finished with exit code 1

Java中的字符串可以不停的增加长度，但是JVM中的堆内存空间是有限的。

对虚拟机参数进行调整（-Xms8m -Xmx8m -XX:+PrintGCDetails），并观察运行结果。

可以看到很快就会运行结束，并报OOM错误。

出现OOM，如何解决？

内存调大一点
如果还是有问题，就要研究代码，是否有bug

使用Jprofiler分析内存

Jprofiler安装教程：https://www.cnblogs.com/zhangxl1016/articles/16220183.html

测试代码：

package heap_;

import java.util.ArrayList;

public class TestDump {
    byte[] arr = new byte[1024 * 1024];     //共1MB的空间

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<TestDump> list = new ArrayList<>();
        int count = 0;
        try {
            while (true) {
                list.add(new TestDump());
                count++;
            }
        } 
        //OOM要用Error来捕获
        catch (Error error) {
            System.out.println("count=" + count);
            error.printStackTrace();
        }

    }
}

运行结果：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid3996.hprof ...
Heap dump file created [7778880 bytes in 0.024 secs]
count=6
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at heap_.TestDump.<init>(TestDump.java:6)
	at heap_.TestDump.main(TestDump.java:13)

Process finished with exit code 0

并在当前项目的根目录下生成了Jprofiler文件：
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