JVM 笔记

jvm运行在操作系统上

jre:java开发环境，里面包含JVM

java程序运作在jvm上

jvm是c写的，java又称c++--

 java文件转成.class文件，如何通过类加载器进行加载，

百分之99的JVM调优都是在方法区和堆（99%是堆）中调优

Java栈、本地方法栈、程序计数器     是不会有垃圾存在的。

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        类是模板，是抽象的（对象是具体的），类实例化得到的对象是具体的。所有的对象反射回去得到的是同一个类模板

1. 虚拟机自带的加载器
2. 启动类(根)加载器  BootstrapClassLoader
3. 扩展类加载器     ExtClassLoader
4. （用户）应用程序加载器  AppClassLoader
5. 自定义加载器

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        假设应用程序类需要加载一个类，首先会委派给父类加载器加载，最终传导到顶层的类加载器去加载。但如果父类加载器在自己负责的加载范围内没找到这个类，就会下推权力给自己的子类加载器。

1.     类加载器收到类加载的请求 Application
2.     将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一 直向上委托，直到启动类加载器 Boot
3.     启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束， 使用当前的加载器，否则， 抛出异常，通知子加载器进行加载
4.     重复步骤3
5.     Class Not Found异常就是这么来的
6.     Null：Java调用不到。Java早期的名字：C+± - Java = C++:去掉繁琐的东西，指针，内存管理~

Java语言保留了C的接口，这些方法就是用native（本地）修饰的，java通过native方法调用操作系统的方法

Java安全模型的核心就是Java沙箱(sanddiox)，什么是沙箱？沙箱是一个限制程序运行的环境。沙箱机制就是将Java代码限定在虚拟机 (JVM) 特定的运行范围中，并且严格限制代码对本地系统资源访问，通过这样的措施来保证对代码的有效隔离，防止对本地系统造成破坏。沙箱主要限制系统资源访问，那系统资源包括什么? CPU、内存、文件系统、网络。不同级别的沙箱对这些资源访问的限制也可以不一样。

所有的Java程序运行都可以指定沙箱，可以定制安全策略。

在Java中将执行程序分成本地代码和远程代码两种，本地代码默认视为可信任的，而远程代码则被看作是不受信的。对于授信的本地代码，可以访问一切本地资源。而对于非授信的远程代码在早期的Java实现中，安全依赖于沙箱(Sandbox)机制。

jdk 1.0

但如此严格的安全机制也给程序的功能扩展带来障碍，比如当用户希望远程代码访问本地系统的文件时候，就无法实现。因此在后续的Java1.1版本中，针对安全机制做了改进，增加了安全策略，允许用户指定代码对本地资源的访问权限

jdk 1.1

在Java1.2版本中，再次改进了安全机制，增加了代码签名。不论本地代码或是远程代码，都会按照用户的安全策略设定，由类加载器加载到虚拟机中权限不同的运行空间，来实现差异化的代码执行权限控制

jdk1.2

当前最新的安全机制实现，则引入了域(Domain)的概念。虚拟机会把所有代码加载到不同的系统域和应用域,系统域部分专门负责与关键资源进行交互，而各个应用域部分则通过系统域的部分代理来对各种需要的资源进行访问。虚拟机中不同的受保护域(Protected Domain),对应不一样的权限(Permission)。存在于不同域中的类文件就具有了当前域的全部权限，如下图所示最新的安全模型(jdk 1.6)
jdk1.6

组成沙箱的基本组件   

         字节码校验器(bytecode verifier)：确保Java类文件遵循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验，比如核心类。

         类裝载器(class loader) ：其中类装载器在3个方面对Java沙箱起作用

                它防止恶意代码去干涉善意的代码;//双亲委派机制

                它守护了被信任的类库边界;

                它将代码归入保护域,确定了代码可以进行哪些操作。//沙箱

native：

•     凡是带了native关键字的，说明java的作用范围达不到了，会去调用底层c语言的库
•     会进入本地方法栈
•     调用本地方法本地接口 JNI (Java Native Interface)
•     JNI作用：开拓Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用，最初: C、C++
•     Java诞生的时候C、C++横行，想要立足，必须要有调用C、C++的程序
•     它在内存区域中专门开辟了一块标记区域: Native Method Stack，登记native方法，在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法通过JNI
•     例如：Java程序驱动打印机，robot()(机器人，相当于脚本)

        目前该方法使用的越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理设备，在企业级应用中已经比较少见。因为现在的异构领域间通信很发达，比如可以使用Socket通信，也可以使用Web Service等等，不多做介绍！

Native Method Stack
它的具体做法是Native Method Stack 中登记native方法，在 ( Execution Engine ) 执行引擎执行的时候加载Native Libraies。【本地库】

程序计数器: Program Counter Register（指向小一条指令的地址）
        每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针, 指向方法区中的方法字节码(用来存储指向像一条指令的地址， 也即将要执行的指令代码)，在执行引擎读取下一条指令, 是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计

        方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数，接口代码也在此定义,简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间。
       

        静态变量、常量、类信息(构造方法、接口定义)、运行时的常量池，都存在方法区中，但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关
static、final、Class、常量池 ，这些存在方法区

栈:数据结构

程序 = 数据结构＋算法

栈：先进后出、后进先出：桶
队列：先进先出 ( FIFO : First Input First Output )

为什么main()先执行，最后结束~

因为main先入栈，最后出

程序正在执行程序在栈顶

栈是运行时的单位，每个方法在执行时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表（形参也是局部变量）、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行结束，就对应着一个栈帧从虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表：存放了编译期可知的各种基本类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference 类型)和 returnAddress 类型(指向了一条字节码指令的地址)

栈：栈内存

        主管程序的运行，生命周期和线程同步；线程结束，栈内存也就释放，对于栈来说，不存在垃圾回收的问题。
一旦线程结束，栈就Over

栈：8大基本类型＋对象引用＋实例的方法
栈运行原理：栈帧

栈帧：局部变量表+操作数栈
每执行一个方法，就会产生一个栈帧。程序正在运行的方法永远都会在栈的顶部

 栈满了: StackOverflowError
栈＋堆＋方法区：交互关系

Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。

类加载器读取了类文件后，一般会把什么东西放到堆中？

类，方法，常量，变量，保存所有引用类型的对象实例；

堆内存中还要细分为三个区域：

    新生区（伊甸园区） Young/New
    老年区 old
    永久区 Perm

 GC：Garbage recycling
        轻GC：轻量级垃圾回收，主要是在新生区
        重GC（Full GC）：重量级垃圾回收，主要是养老区，重GC就说明内存都要爆了

    GC垃圾回收，主要是在伊甸园区（新生区）和养老区~

在伊甸园区幸存下来（不被垃圾回收）就会到幸存区，多次幸存后就到养老区

    假设内存满了，OOM（Out Of memory）

    堆内存不够报错：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

    在JDK8以后，（永久存储区）改名为 (元空间)；

真理：经过研究，99%的对象都是临时对象!

这个区域常驻内存，用于存放JDK自带的Class对象，接口元数据，

    简单来说：存java运行时的环境或类信息（不存在垃圾回收）

        一个启动类，加载了大量的第三方jar包。Tomcat部署了太多的应用，大量动态生成的反射类。不断的被加载。直到内存满，就会出现OOM;

关闭虚拟机便释放内存

方法区中那个小框是：常量池
元空间又被称为非堆。
元空间：逻辑上存在，物理上不存在 (因为存储在本地磁盘内) 而并不算在JVM虚拟机内存中，也就是并没有占堆内存。

 默认情况：分配的总内存是电脑内存的 1/4，而初始化的内存: 1/64

//-Xms8m -Xmx8m -XX:+PrintGCDetails
public class Hello{
	public static void main( String[ ] args) i
	string str = "kuangshensayjava";
	while (true){
	str += str + new Random( ) .nextInt( bound: 888888888)+new Random( ) .nextInt( bound: 99999999);
	}
}

 可以通过调整这个参数（Edit Configuration—>VM options）控制Java虚拟机初始内存和分配的总内存的大小。

命令参数详解

    -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，默以1/4
    -XX: +PrintGCDetails // 打印GC垃圾回收信息
    -XX: +HeapDumpOnOutOfMemoryError //OOM DUMP

 

 

当新生代、老年代、元空间内存都满了之后才会报OOM

OOM解决方法：

1、尝试扩大堆内存看结果

//-Xms1024m -Xmx1024m -XX :+PrintGCDetails
2、分析内存，看一下哪个地方出现了问题（专业工具)

在一个项目中，突然出现了OOM故障，那么该如何排除，研究为什么出错

        能够看到代码第几行出错：内存快照分析工具，MAT，Jprofiler
        Debug，一行行分析代码!

MAT，Jprofiler作用

•     分析Dump内存文件，快速定位内存泄露;
•     获得堆中的数据
•     获得大的对象
•     ......

    MAT最早集成于Eclipse中，IDEA中可以使用Jprofiles插件，在Settings—>Plugins中搜索Jprofiles，安装改插件即可使用

Jprofile使用

    在idea中下载 jprofile 插件
    百度搜索官网下载 jprofile 客户端 ，安装路径要求：没有中文没有空格
    安装破解完之后，在IDEA的Settings—>Tools下找到 jprofiles，然后绑定安装目录bin下的.exe文件
    在idea中VM参数中写参数 -Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError （假如堆内存heap出现了OOM则dump出这个异常）
    运行程序后在jprofile客户端中打开（dump出的文件应该在src目录下）找到错误 告诉哪个位置报错