JVM虚拟机底层原理是什么

本篇内容介绍了“JVM虚拟机底层原理是什么”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

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定义:

翻译:首先是所有Java虚拟机线程共享的一块区域,他存放了根类结构相关的一些信息,
有类的变量,方法信息,构造方法和构造器信息,和一些特殊方法(主要指类构造器)。
方法区在虚拟机启动时被创建,逻辑上来讲是堆的一个组成部分,但是并不强制你的具体位置,(说白了就是不同的JVM厂商在实现的时候不一定完全按照标准来创造)
最后对于内存定义:方法区在内存不足是也会抛出 OutOfMemoryError

解释:

说了半天可能有人听不懂了,那就来解释一下!

拿oracle的hospost虚拟机举例(也就是我们日常用的)

组成:

在JDK8之前hospost虚拟机对方法区的实现,叫做永久代,永久代就是使用堆的一部分空间去做实现的

而在JDK8之后把永久代移除了,换了一个实现,叫做元空间 元空间用的不是堆的内存,而是本地内存,也就是操作系统的内存

所以不同的实现对于方法区的选择位置也不同

方法区内存溢出:

有人会疑问,方法区不就存放类的一些信息和实例吗?大小也不足以内存溢出啊,具体什么情况,拿个例子看下

/** 元空间
 * 演示元空间内存溢出 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
 * -XX:MaxMetaspaceSize=8m
 */
public class Demo1_8 extends ClassLoader { // ClassLoader可以用来加载类的二进制字节码
	public static void main(String[] args) {
		int j = 0;
		try {
			Demo1_8 test = new Demo1_8();
			for (int i = 0; i < 10000; i++, j++) {
				// ClassWriter 作用是生成类的二进制字节码
				ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
				// 版本号， public， 类名, 包名, 父类， 接口
				cw.visit(Opcodes.V1_8, Opcodes.ACC_PUBLIC, "Class" + i, null, "java/lang/Object", null);
				// 返回 byte[]
				byte[] code = cw.toByteArray();
				// 执行了类的加载
				test.defineClass("Class" + i, code, 0, code.length); // Class 对象
			}
		} finally {
			System.out.println(j);
		}
	}
}

代码注释都有,自行理解,由于电脑物理内存大不方便演示效果,所以要加  -XX:MaxMetaspaceSize=8m 参数

JVM1.6执行结果:永久代内存溢出导致OutOfMemoryError

JVM1.8 之后会导致元空间内存溢出 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

虽然都是OutOfMemoryError 但是可以看到1.8之前是permGen space 1.8之后是Metaspace

这种场景是非常多的, 看过spring mybatis源码的应该了解 代码使用不当是很容易造成方法区内存溢出的

运行时常量池:

在明白运行时常量池之前首先说说什么是常量池

• 常量池，就是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息

• 运行时常量池，常量池是 *.class 文件中的，当该类被加载，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址

了解运行时常量池之后,不得不说运行时常量池的一个重要组成部分StringTable

说StringTable先看几道经典面试题

String s1 = "a";
String s2 = "b"; 
String s3 = "a" + "b"; 
String s4 = s1 + s2; 
String s5 = "ab"; 
String s6 = s4.intern(); // 问 
System.out.println(s3 == s4); 
System.out.println(s3 == s5); 
System.out.println(s3 == s6); 

String x2 = new String("c") + new String("d"); 
String x1 = "cd"; 
x2.intern();
// 问，如果调换了【最后两行代码】的位置呢，如果是jdk1.6呢 
System.out.println(x1 == x2);

讲解:
①   s3 == s4  //false
s3 = "a" + "b" 两个字符串相加 stringtable会有编译期优化,结果就是 "ab"(字符串ab) 常量池没有,顺便入池。
s4 = s1 + s2 两个变量拼接在运行期使用stringbuilder拼接产生新的字符串 新的字符串相当于new String("ab")出来的 所以在堆中
所以第一题为false  理由:一个在常量池中一个在堆内存中

②   s3 == s5  //true
s5 = "ab" 是一个自变量会首先检查常量池的内容,结果常量池已经有s3拼好的"ab"了,所以s5不会创建新的对象,会直接引用常量池以有的对象,因此s3和s5都是同一个对象 所以为true

③   s3 == s6 // true
s6又是调用s4.intern()方法 intern() 方法回去常量池先看有没有这个对象,如果有就返回常量池的对象,如果没有就尝试将s4进行入池,
显然常量池已有ab,没能入池成功,但他返回常量池中的对象,所以s6和s3就是一个对象 所以为true

④   x1 == x2  // false
x2 显然是堆中的对象 new String("cd") ;  x1 显然是常量池中的对象
x2调用intern方法尝试将堆内存中的x2进行入池,但是常量池已经有了,所以没能入池成功,所以最终 x2是堆内存中的对象 x1 是常量池中的对象 结果为false

StringTable 特性

• 常量池中的字符串仅是符号，第一次用到时才变为对象

• 利用串池的机制，来避免重复创建字符串对象

• 字符串变量拼接的原理是 StringBuilder （1.8）

• 字符串常量拼接的原理是编译期优化

• 可以使用 intern 方法，主动将串池中还没有的字符串对象放入串池

• 1.8 将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有则放入串池， 会把串池中的对象返回

• 1.6 将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有会把此对象复制一份，放入串池， 会把串池中的对象返回

StringTable 位置

在JVM1.6之前stringtable在方法区,具体实现也就是永久代的其中一块空间 而在1.7 1.8之后 他的实现空间被移动到堆内存中

为什么更改? 原因是什么?

因为永久代内存不足,而且永久代只有触发FullGC时候才会执行他的垃圾回收,但是FullGC只有等到整个老年代的空间不足才会触发,回收时间会很晚,间接的导致stringtable的回收效率并不高,所以1.6之后的JVM厂商对此作了优化

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