深入理解Java虚拟机学习笔记脑图

JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）是整个Java技术体系中的核心部分，其主要作用是为执行Java字节码提供运行环境。JVM是跨平台的，即它能够运行在所有安装了Java运行环境的操作系统上。本知识点整理将详细介绍JVM的基础架构、工作原理、内存模型以及垃圾回收机制等关键内容，帮助理解JVM如何运行Java程序。 1. JVM的架构和组件 JVM由三个主要的子系统构成：类加载器子系统、运行时数据区和执行引擎。 - 类加载器子系统负责从文件系统或网络中加载Class文件，Class文件在文件开头有特定的文件标识。 - 运行时数据区是JVM在执行Java程序过程中，存储各类数据的区域，包括堆、栈、方法区、程序计数器和本地方法栈。 - 执行引擎负责执行存储在方法区内的字节码指令，它包括即时编译器（JIT）和解释器。 2. 类加载机制 在JVM中，类的加载过程分为加载、链接、初始化三个主要步骤。 - 加载：读取Class文件，创建Class对象。 - 链接：将类信息合并到JVM中，分为验证、准备和解析三个阶段。 - 初始化：为类的静态变量赋予正确的初始值。 JVM通过类加载器（ClassLoader）来完成类的加载。类加载器有三种： - 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），它负责加载Java的核心库。 - 扩展类加载器（Extension ClassLoader），负责加载扩展功能相关的类。 - 应用程序类加载器（Application ClassLoader），也称为系统类加载器，负责加载用户类路径上所指定的类库。 3. 运行时数据区 JVM在执行Java程序时会把它管理的内存分为若干个不同的数据区域，主要包括： - 堆（Heap）：存储对象实例，所有线程共享。垃圾回收的主要区域。 - 栈（Stack）：存储局部变量和方法调用的帧。每个线程都有自己独立的栈。 - 方法区（Method Area）：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据，线程共享。 - 程序计数器（Program Counter Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器。 - 本地方法栈（Native Method Stacks）：为虚拟机使用到的Native方法服务。 4. 垃圾回收机制 JVM的垃圾回收机制主要是用来回收堆中不再使用的对象，以释放内存空间。垃圾回收通常有以下几种算法： - 标记-清除（Mark-Sweep）：标记所有需要回收的对象，然后清除标记的对象。 - 复制（Copying）：将内存分为两块，只使用一块，垃圾回收时，将存活的对象复制到另一块上。 - 标记-整理（Mark-Compact）：先标记存活对象，然后将所有存活的对象向一端移动。 - 分代收集（Generational Collection）：将堆分为新生代和老年代，根据对象的存活周期不同采用不同的回收算法。 5. 性能调优 JVM性能调优涉及到调整JVM参数以优化垃圾回收和内存管理。常见的参数有： - -Xms：初始堆大小 - -Xmx：最大堆大小 - -Xss：设置每个线程的堆栈大小 - -XX:PermSize：设置永久代（方法区）初始值 - -XX:MaxPermSize：设置永久代（方法区）最大值 - -XX:+UseG1GC：开启G1垃圾收集器 - -XX:+UseParallelGC：使用并行垃圾回收器 深入理解Java虚拟机是Java开发者的基本功，需要对JVM的运行机制有清晰的认识，并且能够在实际工作中根据不同的应用场景合理配置JVM参数，以提升程序性能。通过使用JVM脑图等工具，可以帮助开发者形成清晰的知识框架，更好地组织和复习JVM相关知识点。