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96SEO 2026-02-19 11:32 12
虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件功能的、运行在一个完全隔离的环境中的完整计算机系统如JVM、VMwave、Virtual
VMwave与VirtualBox是通过软件模拟物理CPU的指令集物理系统中会有很多的寄存器而
JVM则是通过软件模拟Java字节码的指令集JVM中只是主要保留了PC寄存器其他的寄存器都进行了裁剪。
我们知道程序在执行之前先要把java代码转换成字节码class文件而
首先需要把字节码通过类加载器ClassLoader把文件加载到内存中的运行时数据区Runtime
的一套指令集规范并不能直接交给底层操作系统去执行因此需要特定的命令解析器执行引擎Execution
Engine将字节码翻译成底层系统指令再交由CPU去执行而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口Native
Interface来实现整个程序的功能这就是这4个主要组成部分的职责与功能。
从上图我们可以发现运行时数据区划分成5个部分接下来我们就来看看他的内存布局。
方法执行的内存模型每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧Stack
Frame用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息
存放了编译器可知的各种基本数据类型(8大基本数据类型)、对象引用。
局部变量表
所需的内存空间在编译期间完成分配当进入一个方法时这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的在执行期间不会改变局部变量表大小。
简单来说就是存放方法参数和局部变量。
程序计数器是一块比较小的内存空间记录当前线程执行到哪个指令可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
方法这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址如果正在执行的是一个
元数据区是用来存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据的。
注虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器都是线程私有的一个线程有一个堆、元数据区是线程公有的一个进程里的所有线程共用一个。
文件中的二进制数据读入到内存中并对数据进行校验、解析和初始化的过程。
类加载来说总共分为以下几个步骤
解析将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程也就是初始化常量的过程。
字符串常量有一块内存空间存字符串的实际内容还有一个引用保存这块空间的起始地址类加载前字符串常量存储在
文件中还没有内存地址此时这个引用记录的是字符串常量在文件中的”偏移量“符号引用在类加载后字符串常量才放到内存里有了内存地址才会将”偏移量“替换成内存地址直接引用
BootstrapClassLoader负责加载标准库中的类java
ApplicationClassLoader负责加载用户提供的第三方库/用户项目代码中的类
ApplicationClassLoaderApplicationClassLoader
主要是对堆进行释放的是以对象为单位进行回收的因此也叫死亡对象的回收。
要想回收垃圾首先得判断谁是垃圾常见的判断是否为垃圾的方法有两种
给每个对象都分配一个计数器有引用指向它计数器加一有指向它的引用销毁计数器减一。
显然这个方法简单有效但还是存在缺点内存浪费的多且可能存在循环引用a
里的对象都是通过引用指向来访问的通过遍历所有对象的引用指向就可以判断出某个对象可达不可达java
确认了哪个对象是垃圾就可以对垃圾进行回收常见的回收垃圾的做法有
基本概念标记清除算法将垃圾回收分为两个阶段标记阶段和清除阶段。
在标记阶段它从根节点开始遍历标记所有可达的对象。
未被标记的对象被视为垃圾这些对象在清除阶段被回收。
优点标记清除算法实现简单不需要移动存活对象。
缺点标记清除算法执行效率较低且清除后容易产生大量不连续的内存碎片这可能导致后续对象分配时找不到足够的连续内存空间而提前触发垃圾回收。
基本概念复制算法将内存分为两块每次只使用其中一块。
当一块内存用完时将还存活的对象复制到另一块上然后清理掉已使用的内存。
优点由于只处理其中一块内存区域复制算法运行速度较快且不会产生内存碎片。
缺点复制算法需要两倍的内存空间代价较高。
同时如果对象的生命周期较长这种复制操作会导致效率低下。
基本概念标记整理算法结合了标记清除和复制算法的优点。
在标记阶段后将所有存活对象压缩到内存的一端然后清理边界以外的内存。
优点标记整理算法避免了标记清除算法的碎片问题也不需要复制算法那么多的内存空间。
缺点标记整理算法实现较为复杂且移动对象的过程会产生额外的开销。
基本概念分代收集算法基于这样一个事实大部分对象会在年轻时死亡。
它将堆内存分为新生代和老年代不同年代采用不同的回收算法。
新
考验如果通过考验就进入另一个幸存区没通过就释放掉当一个对象在两个幸存区来回拷贝很多次了后就进入老年区老年区偶而也要经历
优点分代收集算法通过将内存分区可以更高效地回收垃圾特别是针对新生代中大量短命的对象。
缺点分代收集算法设计相对复杂需要根据不同代的特点选择合适的回收算法。
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