JVM进阶调优系列(2)字节面试:JVM内存区域怎么划分,分别有什么用?

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简介: 本文详细解析了JVM类加载过程的关键步骤,包括加载验证、准备、解析和初始化等阶段,并介绍了元数据区、程序计数器、虚拟机栈、堆内存及本地方法栈的作用。通过本文,读者可以深入了解JVM的工作原理,理解类加载器的类型及其机制,并掌握类加载过程中各阶段的具体操作。

像字节、阿里、腾讯、美团、京东等大厂面试,JVM调优必问必答必会的问题,重要性不言而喻。


上篇文章详细分析了类加载器类型、双亲委派机制优缺点、以及如何打破双亲委派机制。末尾我们留了一个问题:类加载到内存过程具体会经过那些流程?

1、加载验证:类加载器加载二进制.class文件到内存后,开始验证.class文件是否符合JVM规范,检查格式、语义等是否符合规正确。比如.class文件生成后,被别人直接随便修改编辑,这就会被发现不规范不安全。

2、准备:验证之后,开始给.class的进行分配内存空间(今天重点讲如何分配内存),以及给一个初始默认值。比如加载了这个Demo001ClassLoader类,在准备阶段就需要给Demo001ClassLoader分配内存(放在哪?看完本文就知道),以及要给里面的paramA变量分配内存,并给它赋一个默认0值。

public class Demo001ClassLoader {
    private static int paramA = getParamA();
    private static List<String> strList = new ArrayList<>();
    static {
        strList.add("a");
    }
    public static int getParamA() {
        User user = new User("aa");
        return user.getAge();
    }
}

3、解析:我们代码开发,引用方法、变量,都是通过方法名、变量名去引用。这种是符号引用。在解析阶段,会把符合引用解析成直接引用,这样jvm就可以直接执行 。

4、初始化:这个很重要。在阶段2【准备】,仅仅是给paramA分配空间并赋默认值,初始化就是赋予具体值。这时候初始化,就是开始调用getParamA()方法,发现还有加载User类,然后获取对应值,赋值给paramA变量。以及执行static修饰的代码块。

image.png

一、元数据区MetaSpace

   这个区,主要放类加载器加载进来的.class文件。在JDK8以前,这个也叫方法区。这个元数据区不占用堆内存,这个区是直接使用系统内存。

二、程序计数器(多线程之间独自占有)

    .class文件也是经过编译后的一行行代码指令,每个线程执行代码指令时候,通过程序计数器,记录当前执行字节码指令位置。

三、虚拟机栈(多线程之间独自占有)

   每个线程都有自己的一个虚拟机栈,当访问一个方法时,就给这个方法创建一个栈帧。用来存放方法里的局部变量、方法出口、动态链接等,主要用来存放方法里的局部变量。比如线程执行了ABC 三个方法,A()->B(),B 方法里有个局部变量b->C()。分别创建了ABC栈帧入栈,执行完C方法后,C帧出栈,然后B方法帧的局部变量b出栈,然后B方法帧出栈,最后A方法帧从虚拟机栈出栈。

    以及方法里又调用其他方法,这时候将方法的符号引用,变成直接引用==也叫做动态链接。

四、堆内存-核心的核心(多线程共享读写堆空间数据)

     堆内存就是存放类对象实例,GC回收就是在这个区域进行。在三的虚拟机栈,如果栈里有局部变量,属于八大基本类型数据int、double之类,直接存值,如果是实例对象,局部变量只是存地址引用。局部变量对象的数据就会存在堆内存中。

    在堆内存里,年轻代Young和老年代Old。年轻代分Eden区、S1区、S2区共三个区。默认各自占年轻代的8:1:1空间。

新对象都尝试存放在年轻代的Eden区,如果Eden区放不下,就触发YGC。

五、本地方法栈

    和虚拟机栈有点类似,用来执行native方法,但不是native方法都不是java实现,主要是C++实现。native方法可以直接访问操作系统API、硬件设备,本地方法栈为这些方法的执行提供了环境。

image.png

据此,阅读了系列1和本文,可以轻松回答JVM的类加载器种类作用、双亲委派机制以及其优缺点,还有如何打破双亲委派机制。还有类加载过程做了什么,以及执行main方法后,main线程的虚拟机栈如何对方法栈帧入栈出栈,以及局部变量,.class文件,类变量,实例对象存储,都一清二楚。

今天分享到这,留一个问题,堆对象的生命周期是咋样的呢?什么时候被回收,回收前又如何流转?具体又是被如何回收?

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