java-JVM

Jack Yang included in 学习笔记

2021-01-02 3447 words 7 minutes views

Contents

JVM重点问题

JVM位置
JVM体系结构
类加载器
双亲委派机制
沙箱安全机制
Native
PC寄存器
方法区
三种JVM
栈
堆
新生区，老年区
永久区
堆内存调优
GC机制（常用算法）
JMM
单点登录（SSO）

JVM位置

JVM体系结构（JVM内存模型）

jvm内存模型主要分为5个部分，是java在运行时，jvm虚拟机拿到了自己能支配的内存之后，将内存进行了割分

栈：存储函数运行中的一些引用类型的变量&基础类型变量
堆：存储对象，被栈中的引用类型变量所指向
本地方法栈：存储C++的native方法运行时的栈区
- java中有两种方法：java方法和本地方法
- java方法由java语言编写，编译为class文件，运行时放在jvm中
- 本地方法由其他语言编写，编译成和处理器相关的机器代码，本地方法保存在动态链接库中，在windows系统中就是.dll文件中，各个平台都有自己独有的
程序计数器：指向程序当前运行的位置
方法区：存储元数据信息。static，cloader等

类加载器

.class文件经过类加载器，初始化，在方法中形成一个Class类型的对象用来做实例化操作
类加载器分类：（层次从低到高）
- 应用程序加载器：AppClassLoader：记载自定义的类
- 扩展加载器：ExtClassCloader：加载java扩展库中的类
- 引导类(根)加载器：由C++实现，加载java核心库rt.jar，创建扩展类加载器和应用程序类加载器
- 虚拟机自带的加载器：

双亲委派机制

目的：为了保证安全，重点理解委派
双亲委派机制原理：类加载器收到类加载请求——》一直向上(父类)委托，直到根加载器——》引导类加载器检查是否能加载当前这个类——》能加载就是用当前加载器，否则就通知子加载器进行加载——》重复上个步骤知道将类进行加载
如果最终都没有找到的话，那么会报异常：Class Not Found
用一个classLoader一直重复getCloader，如果出现了null的情况，那么有两种情况：要么不存在，要么就是C++写的native方法(java无法获取到)
APP——》EXT——》BOOT（最终执行）

沙箱安全机制

沙箱机制就是一个限制程序运行的环境，通过设置相应的权限。
组成沙箱的基本组件：
- 字节码校验器：确保java类文件遵循java语言规范，帮助java实现内存保护。核心类不会经过字节码校验。
- 类加载器：
  - 在3个方面对java沙箱起作用
    - 防止恶意代码干涉善意代码，例如双亲委派（自定义String类根本不会生效）
    - 守护被信任的类库边界
    - 将代码归入保护域，确定了代码可以进行哪些操作（例如自己的代码调不了C++的库）
  - JVM为不同的类加载器载入的类提供不同的命名空间
  - 包含哪些关于沙箱机制类：
    - 存取控制器（access controller）
    - 安全管理器（security manager）
    - 安全软件包（security package）

Native关键字

凡是带了native关键字的方法，这个方法会调用C库
带native关键字的方法在执行时会进入本地方法栈，然后调用本地方法接口JNI
JNI作用：扩展java的使用，融合不同编程语言为java所用。最初融合的是java诞生时如日中天的C和C++

PC寄存器

Program Counter Register
线程私有
就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（用来存储指向一条即将要执行的指令的地址），在执行引擎读取下一条指令。
如果执行的是一个native方法，计数器是空的

方法区

Method Area
所有线程共有：所有字段，方法字节码，构造函数，接口代码
静态变量static，常量final，类信息Class模板(构造方法，接口定义)，运行时的常量池fianl Pool也存在内存中。
实例变量存在堆内存中

栈

先进后出，后进先出
举个栗子：
- 栈：喝多了吐
- 队列：吃多了拉
栈内存：主管程序的运行，生命周期，线程同步
线程结束，栈内存也就是释放了，程序也就结束了
栈中放哪些类型：
- 8大基本类型
- 对象引用
- 实例的方法
栈帧：一帧一帧地存储
栈满了会报错：StackOverFLowError

堆

三种JVM：
- SUN公司：HotSpot(TM)，我们学习的
- BEA公司：：JRockit
- IBM公司：J0 VM
Heap
一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的
类加载器读取的类文件后，一般把什么东西放进堆中？
- 类的实例，实例中的方法，变量，（jdk1.8后的常量）
- 保存所有引用类型的真实对象
堆中还要细分为三个区域：
- 新生区（有三个：Eden Space，Survivor1，Survivor2）：轻量级垃圾回收
- 养老区：重量级垃圾回收
- 永久区
GC垃圾回收主要发生在伊甸园区&养老区
假设内存满了，会有OOM（java.out.OutOfMemoryError:Java heap space）错误，说明堆内存满了
JDK8后，永久存储区更名为：元空间

OOM故障排除

DEBUG太慢了，所以最好能直接定位代码出错行数，可以使用内存快照分析工具：MAT，Jprofiler
MAT，Jprofiler作用：
- 分析Dump内存文件，快速定位内存泄漏问题
- 获得堆中的数据
- 获得大的对象
- ……
使用Jprofiler工具剖析java代码运行过程

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#-Xms:设置初始化内存分配大小，默认1/64
#-Xmx:设置最大分配内存，默认1/4
#-XX:+PrintGCDetails:打印GC垃圾回收信息
#-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError:打印OOM信息
-Xms8m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

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//RunTime类（代表应用程序的运行环境）常用方法
getRuntime();
exec(String command);
freeMemory();//返回java虚拟机中的空闲内存区，字节为单位
maxMemory();//返回java虚拟机试图使用的最大内存量，字节为单位
totalMemory();//返回java虚拟机内存总量，字节为单位

GC垃圾回收机制见博客Java-GC机制

JMM

什么是JMM？Java Memory Model
究竟什么是JMM，其实JMM和栈，堆这些JVM内存模型的东西完全不是一个概念的东西。当你第一次听到Java Memory Medel时候，肯定会首先想到这些吧，但是不对。
实际上JMM是一个抽象的概念，
在物理实现上，java采用volatile关键字，该关键字用于修饰变量表示该变量在不同线程中共享。导致编译器和运行时都会注意到该变量是共享的，因此不会对该变量进行重排序。

JMM实际上就时缓存一致性协议，用于定义数据读写规则

JMM的8种交互操作：
- lock （锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态
- unlock （解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定
- read （读取）：作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
- load （载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中
- use （使用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令
- assign （赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中
- store （存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用
- write （写入）：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中
JVM对这8种指令定义了如下的规则：
- 不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须write
- 不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
- 不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
- 一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是怼变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
- 一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
- 如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
- 如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
- 对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

说白了，JMM就是一个关于操作系统读写操作控制的机制，说到这里，过几天要回顾操作系统的知识了。。。。哎