大家好,，今天總結(jié)了一下老生常談的 JVM，這也是面試必問的知識(shí),。

話不多說(shuō),，整起來(lái)！！

1,、JVM 是什么,？

1、Java 虛擬機(jī)(Jvm)是可運(yùn)行 Java 代碼的假想計(jì)算機(jī),。

2,、Jvm 充當(dāng)著一個(gè)翻譯官的角色，我們平常所編寫出的 Java 程序,，是不能夠被操作系統(tǒng)所直接識(shí)別的,，這時(shí)候 JVM 的作用就體現(xiàn)出來(lái)了，它負(fù)責(zé)把我們的程序翻譯給系統(tǒng)“聽”,，告訴它我們的程序需要做什么操作,。

3、Jvm 針對(duì)每個(gè)操作系統(tǒng)開發(fā)其對(duì)應(yīng)的解釋器,，所以只要其操作系統(tǒng)有對(duì)應(yīng)版本的 Jvm,，那么這份 Java 編譯后的代碼就能夠運(yùn)行起來(lái)，有句話大家一定聽說(shuō)過(guò):「Java 能一次編譯到處運(yùn)行」,，這就是原因所在,。

2、Jvm 的體系架構(gòu),？

Jvm 是這四部分組成：

• 運(yùn)行區(qū)數(shù)據(jù)
• 類加載器
• 執(zhí)行引擎
• 垃圾回收器

下面就聊聊這四個(gè)部分~~

2.1 運(yùn)行區(qū)數(shù)據(jù)

Java 虛擬機(jī)在執(zhí)行 Java 程序的過(guò)程中會(huì)把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域,，這些區(qū)域各有各的作用，各有各的生命周期,。

有些區(qū)域隨著虛擬機(jī)進(jìn)程的啟動(dòng)而存在,，有些區(qū)域則依賴用戶線程的啟動(dòng)和結(jié)束建立和銷毀。

運(yùn)行區(qū)數(shù)據(jù)的劃分：方法區(qū),、虛擬機(jī)棧,，本地方法棧、堆,、程序計(jì)數(shù)器

上面這張圖大家一定都見過(guò),，其實(shí)可以劃分的更細(xì)點(diǎn)，看下面的這兩張圖：

能看出 1.8 版本前后的差別么,，下面就看看這些區(qū)域都干啥的~~

程序計(jì)數(shù)器

其實(shí)你可以把它看作是當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器,，在 Jvm 工作時(shí)，就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令,，分支,、循環(huán)，跳轉(zhuǎn),，異常處理,，線程的恢復(fù)等工作都需要依賴程序計(jì)數(shù)器去完成,。它就好像是一個(gè)路口的紅綠燈一樣。

特點(diǎn)：1,、占用很小的內(nèi)存 2,、各線程私有

就比如下面字節(jié)碼一樣，每一行開頭的黃色數(shù)字,，我們就可以認(rèn)為它是程序計(jì)數(shù)器所存儲(chǔ)的內(nèi)容：

虛擬機(jī)棧

虛擬機(jī)棧，其描述的就是線程內(nèi)存模型,，也可以稱作線程棧,，也是每個(gè)線程私有的，生命周期與線程保持一致,。在每個(gè)方法執(zhí)行的時(shí)候,，jvm 都會(huì)同步創(chuàng)建一個(gè)棧幀去存儲(chǔ)局部變量表，操作數(shù)棧,，動(dòng)態(tài)連接,，方法出口等信息。一個(gè)方法的生命周期就貫徹了一個(gè)棧幀從入棧到出棧的全部過(guò)程,。

特點(diǎn)：1,、隨線程而生、隨線程而死 2,、先進(jìn)后出

棧示意圖：

本地方法棧

本地方法棧,，和虛擬棧其實(shí)很相似的，我們知道,，java 底層用了很多 c 的代碼去實(shí)現(xiàn),，而其調(diào)用 c 端的方法上都會(huì)有 native 來(lái)代表本地方法，而本地方法棧就是為其服務(wù)的,。

特點(diǎn)：1,、各線程私有 2、和本地方法有關(guān)

native 修飾的方法：

public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

堆

1. 堆可以說(shuō)是 jvm 中最大的一塊內(nèi)存區(qū)域了,，它是所有線程共享,幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都會(huì)在這里分配,。
2. java 堆是垃圾回收器主要回收的區(qū)域。從內(nèi)存回收的角度來(lái)說(shuō),，堆空間可以分為新生代和老年代,，而新生代又可以分為伊甸區(qū)，Survivor 區(qū),。

特點(diǎn)：1,、所有線程共享 2、占用大的內(nèi)存空間 3,、先進(jìn)先出

堆的劃分：

方法區(qū)

1. 方法區(qū),，也是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域,，它是用來(lái)被存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量,、靜態(tài)變量,、即時(shí)編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。
2. 從上面的圖,，可以看到 1.8 之前和之后,，方法區(qū)所在的位置是有差別的。在 Java 8 之前有個(gè)永久代的概念,，實(shí)際上指的是 HotSpot 虛擬機(jī)上的永久代,，它用永久代實(shí)現(xiàn)了 JVM 規(guī)范定義的方法區(qū)功能，這部分由于是在堆中實(shí)現(xiàn)的,，受 GC 的管理,，不過(guò)由于永久代有 -XX:MaxPermSize 的上限，所以如果大量地調(diào)用 String.intern 方法 （將字段串放入永久代中的常量區(qū)）或 動(dòng)態(tài)生成類（將類信息放入永久代）,，很容易造成 OOM,。
3. 所以，在 Java 8 中就把方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)移到了本地內(nèi)存中的元空間中,，這樣方法區(qū)就不受 JVM 的控制了,，這個(gè)區(qū)域也就不會(huì)進(jìn)行 GC，也因此提升了性能,，正因?yàn)榉诺搅吮镜貎?nèi)存,，也就不存在由于永久代限制大小而導(dǎo)致的 OOM 異常了。
4. 另外,，運(yùn)行時(shí)常量池也是方法區(qū)的一部分,，用來(lái)存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，這部分內(nèi)容在類加載后進(jìn)入該常量池中,。

特點(diǎn)：1,、所有線程共享 2、1.8 之后移到了元空間 3,、涉及到常量池

直接內(nèi)存

從上面的圖中,，看到有直接內(nèi)存這個(gè)區(qū)域

直接內(nèi)存，并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分,，其實(shí)可以理解為堆外內(nèi)存,，在一些場(chǎng)景下，比如：NIO 類引入了一種基于通道(Channel)與緩沖區(qū)(Buffer)的 IO 方式,它可以使用 Native 函數(shù)庫(kù)直接分配堆外內(nèi)存,，然后通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ) Java 堆中的對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用,，這樣能夠顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬?Java 堆和 Native 堆中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù),。

2.2 類加載器

1,、什么是類加載機(jī)制,？

JVM 運(yùn)行時(shí)，java 虛擬機(jī)會(huì)把描述類的數(shù)據(jù)從 Class 文件加載到內(nèi)存,，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),、轉(zhuǎn)換、解析和初始化,，最終形成可以被 jvm 可以直接使用的類型,，這就是類加載機(jī)制。

2,、說(shuō)說(shuō)類加載的過(guò)程,？

開局一張圖：

這張圖說(shuō)明了類從加載到虛擬機(jī)內(nèi)存開始，到卸載出內(nèi)存為止,，它的整個(gè)生命周期。

一般來(lái)說(shuō),，我們把 Java 的類加載過(guò)程分為三個(gè)主要步驟：加載,、鏈接、初始化,，具體行為在 Java 虛擬機(jī)規(guī)范里有非常詳細(xì)的定義,。

1、首先是加載階段

1. 它是 Java 將字節(jié)碼(jar 包)數(shù)據(jù)從不同的數(shù)據(jù)源讀取到 JVM 中,，并映射為 JVM 認(rèn)可的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Class 對(duì)象）,，
2. 重點(diǎn)：加載階段是用戶參與的階段，我們可以自定義類加載器,，去實(shí)現(xiàn)自己的類加載過(guò)程,。
3. 通過(guò)字節(jié)流將類的.class 文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存。然后在堆中創(chuàng)建 java.lang.class 對(duì)象,，用來(lái)封裝類在方法區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4. 只會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Class 對(duì)象,，該 Class 對(duì)象來(lái)描述有哪些構(gòu)造方法，都有哪些成員變量

2,、第二階段是鏈接,，這是核心的步驟，簡(jiǎn)單說(shuō)是把原始的類定義信息平滑地轉(zhuǎn)化入 JVM 運(yùn)行的過(guò)程中,。這里可進(jìn)一步細(xì)分為三個(gè)步驟：

① 驗(yàn)證

1. 這是虛擬機(jī)安全的重要保障,，JVM 需要核驗(yàn)字節(jié)信息是符合 Java 虛擬機(jī)規(guī)范的，否則就被認(rèn)為是 VerifyError,，這樣就防止了惡意信息或者不合規(guī)的信息危害 JVM 的運(yùn)行,，
2. 驗(yàn)證階段有可能觸發(fā)更多 class 的加載。

② 準(zhǔn)備

1. 創(chuàng)建類或接口中的靜態(tài)變量,，并初始化靜態(tài)變量的初始值,。
2. 但這里的“初始化”和下面的顯式初始化階段是有區(qū)別的,，
3. 測(cè)重點(diǎn)在于分配需要的內(nèi)存空間，不會(huì)去執(zhí)行更進(jìn)一步的 JVM 指令

這里的初始化是指：

1,、8 種基本數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)初始值是 0,。

2、引用類型默認(rèn)的初始值是 null,。

3,、對(duì)于有 static final 修飾的常量會(huì)直接賦值，例如：static final int x=123,；則 x 直接會(huì)初始化為 123,。

③ 解析

1. 在這一步會(huì)將常量池中的符號(hào)引用（symbolic reference）替換為直接引用。
2. 符號(hào)引用就是唯一的字符串,，直接引用可以理解為一個(gè)地址值和偏移量

3,、最后是初始化階段

這一步真正去執(zhí)行類初始化的代碼邏輯，包括靜態(tài)字段動(dòng)作,，以及執(zhí)行類定定義中的靜態(tài)初始化塊內(nèi)的邏輯編譯器在編譯階段就會(huì)把這部分邏輯整理好,，父類型的初始化邏輯優(yōu)先于當(dāng)前類型的邏輯。

初始化順序：

• 先是父類靜態(tài)域（靜態(tài)成員變量）或者靜態(tài)代碼庫(kù)塊
• 然后是子類靜態(tài)域或者子類靜態(tài)代碼塊
• 所以最先初始化的總是 java.lang.Object 類

3,、什么時(shí)候會(huì)對(duì)類進(jìn)行初始化,？

1. 通過(guò) new 關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象、讀取或設(shè)置類的靜態(tài)變量,、調(diào)用類的靜態(tài)方法
2. 通過(guò)反射發(fā)生上面的三種行為
3. 初始化子類時(shí),，會(huì)觸發(fā)父類的初始化
4. 作為程序入口運(yùn)行，就是指的 main 方法

4,、類加載器有哪些,？

1. 啟動(dòng)類加載器：負(fù)責(zé)加載環(huán)境變量下 jre/lib 下面的 jar 文件
2. 擴(kuò)展類加載器：負(fù)責(zé)加載環(huán)境變量下 jre/lib/ext 目錄下面的 jar 包
3. 應(yīng)用類加載器：就是加載我們熟悉的 classpath 的內(nèi)容
4. 自定義加載器：繼承 ClassLoader 就可以實(shí)現(xiàn)

5、了解雙親委派模型嗎,？

這是一張很經(jīng)典的圖,，通常情況下，各個(gè)類加載器的協(xié)作關(guān)系就是這樣的,。

概念：就是說(shuō)一個(gè)類加載器收到了類加載的請(qǐng)求,，不會(huì)自己先加載，而是把它交給自己的父類去加載,，層層迭代,。

用上圖來(lái)說(shuō)明就是如果應(yīng)用程序類加載器收到了一個(gè)類加載的請(qǐng)求，會(huì)先給擴(kuò)展類加載器,，然后再給啟動(dòng)類加載器,，如果啟動(dòng)類加載器無(wú)法完成這個(gè)類加載的請(qǐng)求，再返回給擴(kuò)展類加載器,，如果擴(kuò)展類加載器也無(wú)法完成,，最后才會(huì)到應(yīng)用類加載器,。

好處：1、避免重復(fù)加載 Java 類型  2,、沙箱安全機(jī)制：保證核心的類不會(huì)被篡改,。

6、classLoader與class.forName區(qū)別

• class.forName()除了將類的.class 文件加載到 jvm 中之外,，還會(huì)對(duì)類進(jìn)行解釋,，執(zhí)行類中的 static 塊，當(dāng)然你可以指定是否執(zhí)行靜態(tài)塊,。
• classLoader 只干一件事情,，就是將.class 文件加載到 jvm 中，不會(huì)執(zhí)行 static 中的內(nèi)容,只有在 newInstance 才會(huì)去執(zhí)行 static 塊,。

7,、腦圖

今天就寫到這里啦！,！

給大家介紹了JVM,、運(yùn)行區(qū)數(shù)據(jù)、類加載機(jī)制,。希望大家面試前能掌握和Jvm有關(guān)的知識(shí)。