1991年4月,由James Gosling主导的团队创造了Oak语言,java的前身,1995年5月23号,Oak语言更名Java,并且提出那句注明的:”write Once,Run Anywhere”的口号.1996年1月23日,JDK1.0发布.

当时正好赶上浏览器快速崛起,发展的浪潮,大家发现java一处编译到处使用的特性和浏览器很契合,同一个页面不可能每一个操作系统我都写一遍.用现在的话说java正好站在这个风口上.导致它飞速发展才有了今天的江湖地位.

今天是JVM的生日,来了解下JVM的发展历史吧


一、JVM简介

JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,JVM是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算机,是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。 JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM在执行字节码时,实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够“一次编译,到处运行”的原因。

二、JVM的组成

我们先把JVM这个虚拟机画出来,如下图所示:

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从这张图中我们可以看出,JVM是运行在操作系统之上的,它与硬件没有直接的交互,我们再来看JVM由哪些部分组成,如下图所示:

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1、Class Loader 类加载器

类加载器的作用是加载类文件到内存,比如编写一个HelloWord.java 程序,然后通过javac 编译成class 文件,那怎么才能加载到内存中被执行呢?Class Loader 承担的就是这个责任,那不可能随便建立一个.class 文件就能被加载的,Class Loader 加载的class 文件是有格式要求。

Class Loader 只管加载,只要符合文件结构就加载,至于说能不能运行,则不是它负责的,那是由Execution Engine 负责的。

2、Execution Engine 执行引擎

执行引擎也叫做解释器(Interpreter) ,负责解释命令,提交操作系统执行。

3、Native Interface 本地接口

本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java 所用,它的初衷是融合C/C++ 程序,Java 诞生的时候是C/C++ 横行的时候,要想立足,必须有一个聪明的、睿智的调用C/C++ 程序,于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native 的代码,它的具体做法是Native Method Stack 中登记native 方法,在Execution Engine 执行时加载native libraies 。目前该方法使用的是越来越少了,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 系统管理生产设备,在企业级应用中已经比较少见,因为现在的异构领域间的通信很发达,比如可以使用Socket 通信,也可以使用Web Service 等等,不多做介绍。

4、 Runtime data area 运行数据区

运行数据区是整个JVM 的重点。我们所有写的程序都被加载到这里,之后才开始运行,Java 生态系统如此的繁荣,得益于该区域的优良自治。

整个JVM 框架由加载器加载文件,然后执行器在内存中处理数据,需要与异构系统交互是可以通过本地接口进行,瞧,一个完整的系统诞生了!

三、JVM的内存管理

所有的数据和程序都是在运行数据区存放,它包括以下几部分:

1、 Stack 栈

栈也叫栈内存,是Java程序的运行区,是在线程创建时创建,它的生命期是跟随线程的生命期,线程结束栈内存也就释放,对于栈来说不存在垃圾回收问题,只要线程一结束,该栈就Over。问题出来了:栈中存的是那些数据呢?又什么是格式呢?

栈中的数据都是以栈帧(Stack Frame)的格式存在,栈帧是一个内存区块,是一个数据集,是一个有关方法(Method)和运行期数据的数据集,当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧F1,并被压入到栈中,A方法又调用了B方法,于是产生栈帧F2也被压入栈,执行完毕后,先弹出F2栈帧,再弹出F1栈帧,遵循“先进后出”原则。

那栈帧中到底存在着什么数据呢?栈帧中主要保存3类数据:本地变量(Local Variables),包括输入参数和输出参数以及方法内的变量;栈操作(Operand Stack),记录出栈、入栈的操作;栈帧数据(Frame Data),包括类文件、方法等等。光说比较枯燥,我们画个图来理解一下Java栈,如下图所示:

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示在一个栈中有两个栈帧,栈帧2是最先被调用的方法,先入栈,然后方法2又调用了方法1,栈帧1处于栈顶的位置,栈帧2处于栈底,执行完毕后,依次弹出栈帧1和栈帧2,线程结束,栈释放。

2、Heap 堆内存

jvm中分为堆和方法区,**堆**又进一步分为**新生代和老年代,方法区为永久代。**

堆中区分的新生代和老年代是为了垃圾回收,新生代中的对象存活期一般不长,而老年代中的对象存活期较长,所以当垃圾回收器回收内存时,新生代中垃圾回收效果较好,会回收大量的内存,而老年代中回收效果较差,内存回收不会太多。

基于以上特性,新生代中一般采用复制算法,因为存活下来的对象是少数,所需要复制的对象少,而老年代对象存活多,不适合采用复制算法,一般是标记整理和标记清除算法。

因为复制算法需要留出一块单独的内存空间来以备垃圾回收时复制对象使用,所以将新生代分为eden区和两个survivor区,每次使用eden和一个survivor区,另一个survivor作为备用的对象复制内存区。

一个JVM实例只存在一个堆类存,堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后,需要把类、方法、常变量放到堆内存中,以方便执行器执行,堆内存分为三部分:

Permanent Space 永久存储区

永久存储区是一个常驻内存区域,用于存放JDK自身所携带的Class,Interface的元数据,也就是说它存储的是运行环境必须的类信息,被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的,关闭JVM才会释放此区域所占用的内存。

Young Generation Space 新生区

新生区是类的诞生、成长、消亡的区域,一个类在这里产生,应用,最后被垃圾回收器收集,结束生命。新生区又分为两部分:伊甸区(Eden space)和幸存者区(Survivor pace),所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个: 0区(Survivor 0 space)和1区(Survivor 1 space)。当伊甸园的空间用完时,程序又需要创建对象,JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收,将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了,再对该区进行垃圾回收,然后移动到1区。那如果1区也满了呢?再移动到养老区。

Tenure generation space养老区

养老区用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象,一般池对象都在这个区域活跃。 三个区的示意图如下:

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3、 Method Area 方法区

方法区是被所有线程共享,该区域保存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。

4、PC Register 程序计数器

每个线程都有一个程序计数器,就是一个指针,指向方法区中的方法字节码,由执行引擎读取下一条指令。

四、JVM垃圾回收

GC (Garbage Collection)的基本原理:将内存中不再被使用的对象进行回收,GC中用于回收的方法称为收集器,由于GC需要消耗一些资源和时间,Java在对对象的生命周期特征进行分析后,按照新生代、旧生代的方式来对对象进行收集,以尽可能的缩短GC对应用造成的暂停

(1)对新生代的对象的收集称为minor GC;

(2)对旧生代的对象的收集称为Full GC;

(3)程序中主动调用System.gc()强制执行的GC为Full GC。

不同的对象引用类型, GC会采用不同的方法进行回收,JVM对象的引用分为了四种类型:

(1)强引用:默认情况下,对象采用的均为强引用(这个对象的实例没有其他对象引用,GC时才会被回收)

(2)软引用:软引用是Java中提供的一种比较适合于缓存场景的应用(只有在内存不够用的情况下才会被GC)

(3)弱引用:在GC时一定会被GC回收

(4)虚引用:由于虚引用只是用来得知对象是否被GC

四、JVM的发展

1.Sun Classic / Exact VM

以今天的视角来看,Sun Classic VM的技术可能很原始,这款虚拟机的使命也早已终结。但仅凭它“世界上第一款商用Java虚拟机”的头衔,就足够有让历史记住它的理由。

1996年1月23日,Sun公司发布JDK 1.0,Java语言首次拥有了商用的正式运行环境,这个JDK中所带的虚拟机就是Classic VM。这款虚拟机只能使用纯解释器方式来执行Java代码,如果要使用JIT编译器,就必须进行外挂。但是假如外挂了JIT编译器,JIT编译器就完全接管了虚拟机的执行系统,解释器便不再工作了。用户在这款虚拟机上执行java -version命令,将会看到类似下面这行输出:

1. java version "1.2.2"

2. Classic VM (build JDK-1.2.2-001, green threads, sunwjit)

Sun的虚拟机团队努力去解决Classic VM所面临的各种问题,提升运行效率。在JDK 1.2时,曾在Solaris平台上发布过一款名为Exact VM的虚拟机,它的执行系统已经具备现代高性能虚拟机的雏形:如两级即时编译器、编译器与解释器混合工作模式等。Exact VM因它使用准确式内存管理(Exact Memory Management,也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management)而得名,即虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。虽然Exact VM的技术相对Classic VM来说先进了许多,但是在商业应用上只存在了很短暂的时间就被更为优秀的HotSpot VM所取代,甚至还没有来得及发布Windows和Linux平台下的商用版本。而Classic VM的生命周期则相对长了许多,它在JDK 1.2之前是Sun JDK中唯一的虚拟机,在JDK 1.2时,它与HotSpot VM并存,但默认使用的是Classic VM(用户可用java-hotspot参数切换至HotSpot VM),而在JDK 1.3时,HotSpot VM成为默认虚拟机,但Classic VM仍作为虚拟机的“备用选择”发布(使用java-classic参数切换),直到JDK 1.4的时候,Classic VM才完全退出商用虚拟机的历史舞台,与Exact VM一起进入了Sun Labs Research VM之中。

2.Sun HotSpot VM**

提起HotSpot VM,相信所有Java程序员都知道,它是Sun JDK和OpenJDK中所带的虚拟机,也是目前使用范围最广的Java虚拟机。但不一定所有人都知道的是,这个目前看起来“血统纯正”的虚拟机在最初并非由Sun公司开发,而是由一家名为“Longview Technologies”的小公司设计的;甚至这个虚拟机最初并非是为Java语言而开发的,它来源于Strongtalk VM,而这款虚拟机中相当多的技术又是来源于一款支持Self语言实现“达到C语言50%以上的执行效率”的目标而设计的虚拟机,Sun公司注意到了这款虚拟机在JIT编译上有许多优秀的理念和实际效果,在1997年收购了Longview Technologies公司,从而获得了HotSpot VM。

HotSpot VM既继承了Sun之前两款商用虚拟机的优点,也有许多自己新的技术优势,如它名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术,HotSpot VM的热点代码探测能力可以通过执行计数器找出最具有编译价值的代码,然后通知JIT编译器以方法为单位进行编译。如果一个方法被频繁调用,或方法中有效循环次数很多,将会分别触发标准编译和OSR(栈上替换)编译动作。通过编译器与解释器恰当地协同工作,可以在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡,而且无须等待本地代码输出才能执行程序,即时编译的时间压力也相对减小,这样有助于引入更多的代码优化技术,输出质量更高的本地代码。

在2006年的JavaOne大会上,Sun公司宣布最终会把Java开源,并在随后的一年,陆续将JDK的各个部分(其中当然也包括了HotSpot VM)在GPL协议下公开了源码,并在此基础上建立了OpenJDK。这样,HotSpot VM便成为了Sun JDK和OpenJDK两个实现极度接近的JDK项目的共同虚拟机。

在2008年和2009年,Oracle公司分别收购了BEA公司和Sun公司,这样Oracle就同时拥有了两款优秀的Java虚拟机:JRockit VM和HotSpot VM。Oracle公司宣布在不久的将来(大约应在发布JDK 8的时候)会完成这两款虚拟机的整合工作,使之优势互补。整合的方式大致上是在HotSpot的基础上,移植JRockit的优秀特性,譬如使用JRockit的垃圾回收器与MissionControl服务,使用HotSpot的JIT编译器与混合的运行时系统。

3. Sun Mobile-Embedded VM / Meta-Circular VM

Sun公司所研发的虚拟机可不仅有前面介绍的服务器、桌面领域的商用虚拟机,除此之外,Sun公司面对移动和嵌入式市场,也发布过虚拟机产品,另外还有一类虚拟机,在设计之初就没抱有商用的目的,仅仅是用于研究、验证某种技术和观点,又或者是作为一些规范的标准实现。这些虚拟机对于大部分不从事相关领域开发的Java程序员来说可能比较陌生。Sun公司发布的其他Java虚拟机有:

(1)KVM

KVM中的K是“Kilobyte”的意思,它强调简单、轻量、高度可移植,但是运行速度比较慢。在Android、iOS等智能手机操作系统出现前曾经在手机平台上得到非常广泛的应用。

(2)CDC/CLDC HotSpot Implementation

CDC/CLDC全称是Connected(Limited)Device Configuration,在JSR-139/JSR-218规范中进行定义,它希望在手机、电子书、PDA等设备上建立统一的Java编程接口,而CDC-HI VM和CLDC-HI VM则是它们的一组参考实现。CDC/CLDC是整个Java ME的重要支柱,但从目前Android和iOS二分天下的移动数字设备市场看来,在这个领域中,Sun的虚拟机所面临的局面远不如服务器和桌面领域乐观。

(3)Squawk VM

Squawk VM由Sun公司开发,运行于Sun SPOT(Sun Small Programmable Object Technology,一种手持的WiFi设备),也曾经运用于Java Card。这是一个Java代码比重很高的嵌入式虚拟机实现,其中诸如类加载器、字节码验证器、垃圾收集器、解释器、编译器和线程调度都是Java语言本身完成的,仅仅靠C语言来编写设备I/O和必要的本地代码。

(4)JavaInJava

JavaInJava是Sun公司于1997年~1998年间研发的一个实验室性质的虚拟机,从名字就可以看出,它试图以Java语言来实现Java语言本身的运行环境,既所谓的“元循环”(Meta-Circular,是指使用语言自身来实现其运行环境)。它必须运行在另外一个宿主虚拟机之上,内部没有JIT编译器,代码只能以解释模式执行。在20世纪末主流Java虚拟机都未能很好解决性能问题的时代,开发这种项目,其执行速度可想而知。

(5)Maxine VM

Maxine VM和上面的JavaInJava非常相似,它也是一个几乎全部以Java代码实现(只有用于启动JVM的加载器使用C语言编写)的元循环Java虚拟机。这个项目于2005年开始,到现在仍然在发展之中,比起JavaInJava,Maxine VM就显得“靠谱”很多,它有先进的JIT编译器和垃圾收集器(但没有解释器),可在宿主模式或独立模式下执行,其执行效率已经接近了HotSpot Client VM的水平。

4. BEA JRockit / IBM J9 VM

Oracle JRockit (原来的 Bea JRockit)系列产品是一个全面的[Java](https://baike.baidu.com/item/Java/85979)运行时解决方案组合,包括了行业最快的标准Java解决方案。 大量的行业[基准测试](https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%BA%E5%87%86%E6%B5%8B%E8%AF%95/5876292)显示,基本JRockit JVM是世界上最快的[JVM](https://baike.baidu.com/item/JVM/2902369)。JRockit面向延迟敏感型应用的解决方案JRockit Real Time提供以毫秒或微秒级的JVM响应时间,适合财务前端办公、军事指挥与控制和电信网络的需要。使用JRockit产品,客户已经体验到了显著的性能提高(一些超过了70% )和硬件成本的减少(达50%)。

JRockit VM曾经号称“世界上速度最快的Java虚拟机”它是BEA公司在2002年从Appeal Virtual Machines公司收购的虚拟机。BEA公司将其发展为一款专门为服务器硬件和服务器端应用场景高度优化的虚拟机,由于专注于服务器端应用,它可以不太关注程序启动速度,因此JRockit内部不包含解析器实现,全部代码都靠即时编译器编译后执行。除此之外,JRockit的垃圾收集器和MissionControl服务套件等部分的实现,在众多Java虚拟机中也一直处于领先水平。

IBM J9 VM并不是IBM公司唯一的Java虚拟机,不过是目前其主力发展的Java虚拟机。IBM J9 VM原本是内部开发代号,正式名称是“IBM Technology for Java Virtual Machine”,简称IT4J,只是这个名字太拗口了一点,普及程度不如J9。J9 VM最初是由IBM Ottawa实验室一个名为SmallTalk的虚拟机扩展而来的,当时这个虚拟机有一个bug是由8k值定义错误引起的,工程师花了很长时间终于发现并解决了这个错误,此后这个版本的虚拟机就称为K8了,后来扩展出支持Java的虚拟机就被称为J9了。与BEA JRockit专注于服务器端应用不同,IBM J9的市场定位与Sun HotSpot比较接近,它是一款设计上从服务器端到桌面应用再到嵌入式都全面考虑的多用途虚拟机,J9的开发目的是作为IBM公司各种Java产品的执行平台,它的主要市场是和IBM产品(如IBM WebSphere等)搭配以及在IBM AIX和z/OS这些平台上部署Java应用。

5. Azul VM / BEA Liquid VM

我们平时所提及的“高性能Java虚拟机”一般是指HotSpot、JRockit、J9这类在通用平台上运行的商用虚拟机,但其实Azul VM和BEA Liquid VM这类特定硬件平台专有的虚拟机才是“高性能”的武器。

Azul VM是Azul Systems 公司在HotSpot基础上进行大量改进,运行于Azul Systems公司的专有硬件Vega系统上的Java虚拟机,每个Azul VM实例都可以管理至少数十个CPU和数百GB内存的硬件资源,并提供在巨大内存范围内实现可控的GC时间的垃圾收集器、为专有硬件优化的线程调度等优秀特性。在2010年,Azul Systems公司开始从硬件转向软件,发布了自己的Zing JVM,可以在通用x86平台上提供接近于Vega系统的特性。

Liquid VM即是现在的JRockit VE(Virtual Edition),它是BEA公司开发的,可以直接运行在自家Hypervisor系统上的JRockit VM的虚拟化版本,Liquid VM不需要操作系统的支持,或者说它自己本身实现了一个专用操作系统的必要功能,如文件系统、网络支持等。由虚拟机越过通用操作系统直接控制硬件可以获得很多好处,如在线程调度时,不需要再进行内核态/用户态的切换等,这样可以最大限度地发挥硬件的能力,提升Java程序的执行性能。

6. Apache Harmony / Google Android Dalvik VM

Harmony VM和Dalvik VM只能称做“虚拟机”,而不能称做“Java虚拟机”,但是这两款虚拟机(以及所代表的技术体系)对最近几年的Java世界产生了非常大的影响和挑战,甚至有些悲观的评论家认为成熟的Java生态系统有崩溃的可能。

Apache Harmony是一个Apache软件基金会旗下以Apache License协议开源的实际兼容于JDK 1.5和JDK 1.6的Java程序运行平台,这个介绍相当拗口。它包含自己的虚拟机和Java库,用户可以在上面运行Eclipse、Tomcat、Maven等常见的Java程序,但是它没有通过TCK认证,所以我们不得不用那么一长串拗口的语言来介绍它,而不能用一句“Apache的JDK”来说明。如果一个公司要宣布自己的运行平台“兼容于Java语言”,那就必须要通过TCK(Technology Compatibility Kit)的兼容性测试。Apache基金会曾要求Sun公司提供TCK的使用授权,但是一直遭到拒绝,直到Oracle公司收购了Sun公司之后,双方关系越闹越僵,最终导致Apache愤然退出JCP(Java Community Process)组织,这是目前为止Java社区最严重的一次“分裂”。

在Sun将JDK开源形成OpenJDK之后,Apache Harmony开源的优势被极大地削弱,甚至连Harmony项目的最大参与者IBM公司也宣布辞去Harmony项目管理主席的职位,并参与OpenJDK项目的开发。虽然Harmony没有经过真正大规模的商业运用,但是它的许多代码(基本上是Java库部分的代码)被吸纳进IBM的JDK 7实现及Google Android SDK之中,尤其是对Android的发展起到了很大的推动作用。

说到Android,这个时下最热门的移动数码设备平台在最近几年间的发展过程中所取得的成果已经远远超越了Java ME在过去十多年所获得的成果,Android让Java语言真正走进了移动数码设备领域,只是走的并非Sun公司原本想象的那一条路。

Dalvik VM是Android平台的核心组成部分之一,它的名字来源于冰岛一个名为Dalvik的小渔村。Dalvik VM并不是一个Java虚拟机,它没有遵循Java虚拟机规范,不能直接执行Java的Class文件,使用的是寄存器架构而不是JVM中常见的栈架构。但是它与Java又有着千丝万缕的联系,它执行的dex(Dalvik Executable)文件可以通过Class文件转化而来,使用Java语法编写应用程序,可以直接使用大部分的Java API等。目前Dalvik VM随着Android一起处于迅猛发展阶段,在Android 2.2中已提供即时编译器实现,在执行性能上有了很大的提高。

7. Microsoft JVM及其他

在十几年的Java虚拟机发展过程中,除去上面介绍的那些被大规模商业应用过的Java虚拟机外,还有许多虚拟机是不为人知的或者曾经“绚丽”过但最终湮灭的。我们以其中微软公司的JVM为例来介绍一下。

也许Java程序员听起来可能会觉得惊讶,微软公司曾经是Java技术的铁杆支持者(也必须承认,与Sun公司争夺Java的控制权,令Java从跨平台技术变为绑定在Windows上的技术是微软公司的主要目的)。在Java语言诞生的初期(1996年~1998年,以JDK 1.2发布为分界),它的主要应用之一是在浏览器中运行Java Applets程序,微软公司为了在IE3中支持Java Applets应用而开发了自己的Java虚拟机,虽然这款虚拟机只有Windows平台的版本,却是当时Windows下性能最好的Java虚拟机,它在1997年和1998年连续两年获得了《PC Magazine》杂志的“编辑选择奖”。但好景不长,在1997年10月,Sun公司正式以侵犯商标、不正当竞争等罪名控告微软公司,在随后对微软公司的垄断调查之中,这款虚拟机也曾作为证据之一被呈送法庭。这场官司的结果是微软公司赔偿2000万美金给Sun公司(最终微软公司因垄断赔偿给Sun公司的总金额高达10亿美元),承诺终止其Java虚拟机的发展,并逐步在产品中移除Java虚拟机相关功能。具有讽刺意味的是,到最后在Windows XP SP3中Java虚拟机被完全抹去的时候,Sun公司却又到处登报希望微软公司不要这样做。Windows XP高级产品经理Jim Cullinan称:“我们花费了3年的时间和Sun打官司,当时他们试图阻止我们在Windows中支持Java,现在我们这样做了,可他们又在抱怨,这太具有讽刺意味了。”

我们试想一下,如果当年Sun公司没有起诉微软公司,微软公司继续保持着对Java技术的热情,那Java的世界会变得怎么样呢?.NET技术是否会发展起来?但历史是没有假设的。

五、JVM相关问题

问:堆和栈有什么区别

答:堆是存放对象的,但是对象内的临时变量是存在栈内存中,如例子中的methodVar是在运行期存放到栈中的。

栈是跟随线程的,有线程就有栈,堆是跟随JVM的,有JVM就有堆内存。

问:堆内存中到底存在着什么东西?

答:对象,包括对象变量以及对象方法。

问:类变量和实例变量有什么区别?

答:静态变量是类变量,非静态变量是实例变量,直白的说,有static修饰的变量是静态变量,没有static修饰的变量是实例变量。静态变量存在方法区中,实例变量存在堆内存中。

问:我听说类变量是在JVM启动时就初始化好的,和你这说的不同呀!

答:那你是道听途说,信我的,没错。

问:Java的方法(函数)到底是传值还是传址?

答:都不是,是以传值的方式传递地址,具体的说原生数据类型传递的值,引用类型传递的地址。对于原始数据类型,JVM的处理方法是从Method Area或Heap中拷贝到Stack,然后运行frame中的方法,运行完毕后再把变量指拷贝回去。

问:为什么会产生OutOfMemory产生?

答:一句话:Heap内存中没有足够的可用内存了。这句话要好好理解,不是说Heap没有内存了,是说新申请内存的对象大于Heap空闲内存,比如现在Heap还空闲1M,但是新申请的内存需要1.1M,于是就会报OutOfMemory了,可能以后的对象申请的内存都只要0.9M,于是就只出现一次OutOfMemory,GC也正常了,看起来像偶发事件,就是这么回事。 但如果此时GC没有回收就会产生挂起情况,系统不响应了。

问:我产生的对象不多呀,为什么还会产生OutOfMemory?

答:你继承层次忒多了,Heap中 产生的对象是先产生 父类,然后才产生子类,明白不?

问:OutOfMemory错误分几种?

答:分两种,分别是“OutOfMemoryError:java heap size”和”OutOfMemoryError: PermGen space”,两种都是内存溢出,heap size是说申请不到新的内存了,这个很常见,检查应用或调整堆内存大小。

“PermGen space”是因为永久存储区满了,这个也很常见,一般在热发布的环境中出现,是因为每次发布应用系统都不重启,久而久之永久存储区中的死对象太多导致新对象无法申请内存,一般重新启动一下即可。

问:为什么会产生StackOverflowError?

答:因为一个线程把Stack内存全部耗尽了,一般是递归函数造成的。

问:一个机器上可以看多个JVM吗?JVM之间可以互访吗?

答:可以多个JVM,只要机器承受得了。JVM之间是不可以互访,你不能在A-JVM中访问B-JVM的Heap内存,这是不可能的。在以前老版本的JVM中,会出现A-JVM Crack后影响到B-JVM,现在版本非常少见。

问:为什么Java要采用垃圾回收机制,而不采用C/C++的显式内存管理?

答:为了简单,内存管理不是每个程序员都能折腾好的。

问:为什么你没有详细介绍垃圾回收机制?

答:垃圾回收机制每个JVM都不同,JVM Specification只是定义了要自动释放内存,也就是说它只定义了垃圾回收的抽象方法,具体怎么实现各个厂商都不同,算法各异,这东西实在没必要深入。

问:JVM中到底哪些区域是共享的?哪些是私有的?

答:Heap和Method Area是共享的,其他都是私有的

问:什么是JIT,你怎么没说?

答:JIT是指Just In Time,有的文档把JIT作为JVM的一个部件来介绍,有的是作为执行引擎的一部分来介绍,这都能理解。Java刚诞生的时候是一个解释性语言,别嘘,即使编译成了字节码(byte code)也是针对JVM的,它需要再次翻译成原生代码(native code)才能被机器执行,于是效率的担忧就提出来了。Sun为了解决该问题提出了一套新的机制,好,你想编译成原生代码,没问题,我在JVM上提供一个工具,把字节码编译成原生码,下次你来访问的时候直接访问原生码就成了,于是JIT就诞生了,就这么回事。

问:JVM还有哪些部分是你没有提到的?

答:JVM是一个异常复杂的东西,写一本砖头书都不为过,还有几个要说明的:

  • 常量池(constant pool):按照顺序存放程序中的常量,并且进行索引编号的区域。比如int i =100,这个100就放在常量池中。

  • 安全管理器(Security Manager):提供Java运行期的安全控制,防止恶意***,比如指定读取文件,写入文件权限,网络访问,创建进程等等,Class Loader在Security Manager认证通过后才能加载class文件的。

  • 方法索引表(Methods table),记录的是每个method的地址信息,Stack和Heap中的地址指针其实是指向Methods table地址。

问:为什么不建议在程序中显式的生命System.gc()?

答:因为显式声明是做堆内存全扫描,也就是Full GC,是需要停止所有的活动的(Stop The World Collection),你的应用能承受这个吗?

问:JVM有哪些调整参数?

答:非常多,堆内存、栈内存的大小都可以定义,甚至是堆内存的三个部分、新生代的各个比例都能调整。

六、Jvm调优与性能优化

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在互联网公司面试中,架构的底层一定是面试官会问到的问题,针对面试官一般会提到的问题,我录制了一些底层原理的录像视频,加群:650385180可以免费获取这些录像,里面有些分布式,微服务,性能优化,Spring,MyBatis的等源码知识点的录像视频。上图的性能优化只是其中的一小部分,这些视频都是我找一些资深架构师朋友一起录制出来的,视频希望能够帮助到以下几类程序员:

1.对现在的薪资不满,想要跳槽,却对自己的技术没有信心,不知道如何面对面试官。

2.想从传统行业转行到互联网行业,但没有接触过互联网技术。

3.工作1 - 5年需要提升自己的核心竞争力,但学习没有系统化,不知道自己接下来要学什么才是正确的,踩坑后又不知道找谁,百度后依然不知所以然。

4.工作5 - 10年无法突破技术瓶颈(运用过很多技术,在公司一直写着业务代码,却依然不懂底层实现原理)

如果你现在正处于我上述所说的几个阶段可以加下我的群来学习。而且我也能够提供一些面试指导,职业规划等建议。