Android面试（一）Java虚拟机内存结构分析

1、Java虚拟机内存结构模型

Java虚拟机内存结构分：JVM堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。

JVM堆：所有线程共享的运行时内存区域，是GC回收的主场所，Java堆保存Java的实例对象，从内存回收对象的存活来分析，堆又可以分为新生代、老年代。

方法区：方法区是线程共享的运行时内存区域，存储虚拟机加载的类的结构信息，如常量、方法、属性字段、静态变量等。

虚拟机栈：线程创建之初，Java虚拟机会为每一个线程开辟一块虚拟机栈空间，存储线程方法调用的局部变量，计算中间量，参数等，是线程私有的内存区域。

本地方法栈：线程私有的用于native方法引用的内存栈空间。

程序计数器：Java虚拟机是通过分配CPU处理时间来轮流切换执行线程的方式实现多线程的。在每个线程创建之初，会为每个线程分配程序计数器，用于记录CPU切换时当前线程的执行位置，以便CPU再次切换执行该线程时能准确接着之前的程序执行。

2、Java虚拟机的执行流程 编译期，虚拟机将.java文件编译成.class文件； 运行期，虚拟机ClassLoader加载.class文件。

只要是能编译成二进制文件的.class文件都可以被虚拟机识别。

3、类加载过程 JVM运行时遇到一个类，会先到方法区寻找该类对应的.class信息，如果存在就调用，不存在就会把类文件加载到方法区； 加载.class文件到方法区时，先加载父类后加载子类，先把静态变量加载到方法区的静态区域再加载非静态变量； 加载静态内容，把所有静态内容加载到方法区静态区域后，对静态变量进行默认初始化，然后再进行显式初始化，静态变量显式初始化完成后，执行静态代码块； 最后把非静态内容加载到方法区的非静态区域内，类加载完成。 4、对象创建过程 new一个对象时，会在堆内存开辟一块空间，并给该空间分配一个地址； 把该对象的所有非静态成员加载到该空间下，所有非静态成员加载完成后，对其进行默认初始化； 非静态成员初始化完成以后，调用构造方法。调用构造方法又分以下几步： 调用super()方法，有时候构造方法是this(),那么一直调用下去；如果两者都不存在，就调用父类默认构造函数； 显式初始化非静态成员； 执行构造代码块。 5、GC

什么是GC？

为什么GC？

怎么GC？

GC（Garbage Collection）垃圾收集，垃圾回收，GC功能可以根据内存使用情况适时地释放没用的资源。

我们的虚拟机内存是有限的，程序运行中不断地对象、变量创建，一步步蚕食着内存空间直到内存满而溢出（OOM），导致程序系统崩溃，这其中其实有很多长久没有调用的甚至死亡的对象，就需要将其清理从而释放出内存空间达到使用可持续性。

GC垃圾回收是通过垃圾标记算法、垃圾回收算法进行

5.1垃圾标记算法

引用计数算法：给每一个对象一个计数器，当该对象被引用是计数器加1，中断引用就减1，直到计数器为0时可以回收。可能存在问题就是两个脱离GC root的对象互相引用，那么这两个对象的计数器就都永远不为0。

可达性分析算法（根搜索算法）：通过GC root对象向下搜索，没有在该搜索路径下的对象就是可以回收的对象。

从上图可以看出白色对象都有引用链关联，Java虚拟机会认为这些对象还是成活的，不会去回收。而右边红色对象与GC Root是中断的没有连接的，Java虚拟机就会将这些对象认为是可回收对象。

那么问题来了，那些对象可以作为GC Root对象呢？

可以作为GC root对象：

虚拟机栈引用的对象；

方法区常量引用的对象；

方法区类静态变量引用的对象；

本地方法栈中JNI引用的对象。

5.2垃圾回收算法

标记清除算法：就是根据垃圾标记清除可回收对象，缺点就是会出现不连续的内存碎片，当需要时开辟内存空间不足再次触发GC。

复制算法：将内存均分为2，使用其中的一份，当内存GC时，将使用内存存活的对象复制到另一块内存空间，然后清空使用的那块内存，虽然解决了内存碎片问题但是造成内存浪费。

标记压缩算法：让存活的对象向一端移动然后清除边界外的内存。

分代收集算法：Java堆内存根据对象存活周期可以分为新生代和老年代，根据分区不同采用不同的收集算法。

新生代：GC存活对象少采用复制算法。

老年代：GC后存活对象多，空间少，采用标记清除算法或者标记压缩算法。

 

作者：戒不掉的码瘾