JVM入门到精通（收藏版）

前言

对于Java程序员来讲，spring全家桶几乎可以搞定一切，spring全家桶便是精妙的招式，jvm就是内功心法很重要的一块，线上出现性能问题，jvm调优更是不可回避的问题。因此JVM基础知识对于高级程序员的重要性不必言语，在面试高级开发的时候，jvm相关知识也必定是考核的标准之一。

说到这里可能很多小伙伴会说，日常工作就是写写业务代码，写写增删改查，哪用的到这玩意。如果有这种想法的话，那估计以后也就只能写写业务代码了。要知道机会是留给有准备的人的，平时不学习掌握，当真正遇到线上问题的时候，就只能看着别人处理问题然后升职加薪了。

我之前的文章中关于JVM的大部分知识点都已经详细的进行了阐述，今天我们一起来总结一下。

类的加载机制

文章：深入理解Java类加载机制

主要关注点：

• 什么是类的加载；
• 类的生命周期；
• 类加载器；
• 双亲委派模型。

什么是类的加载

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

类的生命周期

类的生命周期包括这几个部分，加载、连接、初始化、使用和卸载，其中前三部是类的加载的过程：

• 加载，查找并加载类的二进制数据，在Java堆中也创建一个java.lang.Class类的对象；
• 连接，连接又包含三块内容：验证、准备、初始化。1）验证，文件格式、元数据、字节码、符号引用验证；2）准备，为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值；3）解析，把类中的符号引用转换为直接引用；
• 初始化，为类的静态变量赋予正确的初始值；
• 使用，new出对象程序中使用；
• 卸载，执行垃圾回收；

类加载器

• 启动类加载器：Bootstrap ClassLoader，负责加载存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安装目录，下同)下，或被-Xbootclasspath参数指定的路径中的，并且能被虚拟机识别的类库。
• 扩展类加载器：Extension ClassLoader，该加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载JDK\jre\lib\ext目录中，或者由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库（如javax.*开头的类），开发者可以直接使用扩展类加载器。
• 应用程序类加载器：Application ClassLoader，该类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现，它负责加载用户类路径（ClassPath）所指定的类，开发者可以直接使用该类加载器。

类加载机制

• 全盘负责，当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入。
• 父类委托，先让父类加载器试图加载该类，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类。
• 缓存机制，缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓存区寻找该Class，只有缓存区不存在，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存入缓存区。这就是为什么修改了Class后，必须重启JVM，程序的修改才会生效。

JVM内存结构

文章：JVM内存结构详解、 图解对象分配的过程

主要关注点：

• jvm内存结构都是什么？
• 对象分配规则。

jvm内存结构

• Java堆（Heap）,是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
• 方法区（Method Area）,方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
• 程序计数器（Program Counter Register）,程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
• JVM栈（JVM Stacks）,与程序计数器一样，Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
• 本地方法栈（Native Method Stacks）,本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

GC算法 垃圾回收

文章：GC 算法 垃圾收集器

主要关注点：

• 对象存活判断；
• GC算法；
• 垃圾回收器。

对象存活判断

判断对象是否存活一般有两种方式：

• 引用计数：每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时可以回收。此方法简单，无法解决对象相互循环引用的问题。
• 可达性分析（Reachability Analysis）：从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，不可达对象。

GC算法

GC最基础的算法有三种：标记 -清除算法、复制算法、标记-压缩算法，我们常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法。

• 标记 -清除算法，“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一样，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。
• 复制算法，“复制”（Copying）的收集算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
• 标记-压缩算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
• 分代收集算法，“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

垃圾回收器

• Serial收集器，串行收集器是最古老，最稳定以及效率高的收集器，可能会产生较长的停顿，只使用一个线程去回收。
• ParNew收集器，ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本。
• Parallel收集器，Parallel Scavenge收集器类似ParNew收集器，Parallel收集器更关注系统的吞吐量。
• Parallel Old 收集器，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记－整理”算法
• CMS收集器，CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。
• G1收集器，G1 (Garbage-First)是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对配备多颗处理器及大容量内存的机器. 以极高概率满足GC停顿时间要求的同时,还具备高吞吐量性能特征。

GC分析 命令调优

这方面的文章我还没有进行梳理成文，相关视频中已进行了详细的讲解。

主要关注点：

• GC日志分析；
• 调优命令；
• 调优工具。

视频学习

视频是我自己收藏的，感觉挺不错的，自己也看几遍，其实网上资料真的太多了，相关书籍也很多，就看你愿不愿意去学习了。少点抱怨，多点行动！别整天浑水摸鱼了，这样下去，下一个淘汰的就是你！

百度云盘：

链接：pan.baidu.com/s/1CZdyZiCw…

提取码：mvrw

后记

随着工作年限的增长，我相信你也有过迷茫，不知道目标是什么，也不知道该学点什么。

按照互联网行业的规则，一般 1 - 3 年工作经验的是初中级程序员，5 - 8 年工作经验的会是高级程序员。这么评定是有一定的依据的，程序员这个行业，工作三年才能算得上是刚入门，技术相关的东西太多了，需要时间去好好学习和消化。希望我们都能找到自己的定位，不要迷茫，找到自己的兴趣点，往下干就对了。