【一个Java文件从编码到执行要经过以下流程】【JVM内存分区】【一个对象的创建过程】【垃圾回收算法】

小鱼儿 2024-03-26 20:38 19阅读 0赞

## 【一个Java文件从编码到执行要经过以下流程】 ##

1、**编译**：将.java文件编译成.class文件；  
2、**加载**：将.class文件加载到JVM内存中，会经过装载（把class的信息读到内存来）-》连接（连接阶段会对class的信息进行验证、为类变量分配内存空间并对其赋默认值）-》初始化操作（执行初始化静态块内容，并且为静态变量进行真正的赋值操作）；  
3、**解释**：将.class文件解释成操作系统可识别的指令码；  
4、**执行**：给系统硬件设备发送指令码执行操作。

## 【JVM内存分区】 ##

**源码经过编译、加载后最终这些信息在JVM在运行后是如何进行分类存储的？**

根据各种数据的特性JVM从逻辑上把内存划分成了几个区域；  
分别为方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、堆 5个区域。

1、方法区：JVM方法区是用于保存已经被虚拟机加载的类元信息
     （包括类的版本、字段、方法、接口和父类等信息）、运行时常量信息(static、final定义的常量)、
     字符串常量信息(String a="dfc")。
    
    2、虚拟机栈：栈这部分区域主要是用于线程运行方法的区域，此区域属于线程私有的空间，
    每一个线程创建后都会申请一个自己单独的栈空间，每一个方法的调用都会对应着一个栈帧。
    栈帧里存储着方法的局部变量表（保存着变量的数据）、操作数栈(进行运算时存放数据的空间)、
    动态连接（指向常量池的引用）和方法返回地址（当前方法返回后的数据存放的地方）信息。
    每调用一个方法都会生成一个新的栈帧，调用方法的过程就是一个压栈和出栈的过程。
    
    3、本地方法栈：由于java需要与一些底层系统如操作系统或某些硬件交换信息时的情况，这个时候就需要
    通过调用native本地方法来实现，本地方法栈和虚拟机栈功能差不多，区别在于本地方法栈是虚拟机调用
    native方法时使用的。
    
    4、程序计数器：程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用可以看作是当前线程所执行的字节码的
    行号指示器，程序计数器记录着某个线程当前执行指令的位置，此区域属于线程隔离区。
    
    5、堆内存主要是用来存放我们运行过程中创建的对象数据，根据对象所生存时间长短的特性在逻辑上分为
     新生代和老年代。
    
    
    对于JVM而言，大部分对象都是属于一个朝生夕死的状态，这部分对象随着方法的调用而创建，
    方法的结束而消亡，只有少部分的对象会长久的留在JVM 内存中，所以根据这样的特性JVM 把内存分为了
    新生代 和老年代两个区，一般情况新创建的对象会放到新生代中，只有经过一定次数的GC后还没有被回收的对象，
    我们认为这部分对象在未来也会长时间存在，所以会把这部分的对象转移到老年代的区域中去。
    新生代分为eden区（存放新创建的对象）和suivior区（分为S1和S2）

## 【一个对象的创建过程】 ##

1、编译：经过编译后Person.java 会生成一个Person.class文件。
    
    2、装载：Person.class经过加载后，会把类的相关信息加载到JVM内存中，
    解析出类的描述信息会保存到Metaspace,同时这里会生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，
    作为这个类的各种数据的访问入口。
    
    3、连接：连接阶段会对静态变量的值进行默认赋值，此时Person类的staicVariabl 赋值为0；
    
    4、初始化：
       1）、首先会对Person类的静态变量staicVariabl 进行真正的赋值的操作（此时staicVariabl =1）。
       2）、然后收集类的静态代码块内容，生成一个类的<clinit>() 方法并执行（此时staicVariabl =2）。
       
    5、对象创建：
     1、构建对象：首先main线程会在栈中申请一个自己的栈空间，然后调用main方法后会生成一个main方法的栈帧。
     2、初始化对象：然后执行对象内部生成的init方法，初始化成员变量值，同时执行搜集到的{}代码块逻辑，
     最后执行对象构造方法。
     3、引用对象：对象实例化完毕后，再把栈中的Person对象引用地址指向Person对象在堆内存中的地址。

## 【垃圾回收算法】 ##

**一、不会被再次使用的对象我们就称之为垃圾**

**二、如何判断对象是否可以被回收？**

1、引用计数法
    引用计数法是为对象添加一个引用计数器，
    
    2、可达性分析法
    可达性分析法是通过以所有的“GC Roots”对象为出发点，如果无法通过GC Roots的引用追踪到的对象，
    那我们认为这些对象就不会再次被使用了，现在主流的程序语言都是通过可达性分析法来判断对象是否存活的。

**三、垃圾回收算法**

1、标记清除法
    标记清除法是先找到内存里的存活对象并对其进行标记，然后统一把未标记的对象统一的清理。
    但是会造成不连续的内存空间。
    
    2、标记复制法
    首先它把内存划分出三块区域，一块用于存放新创建的对象叫Eden区，另外两块则用于存放存活的对象
    分别叫 S1区和S2区。回收的时候会有两种情况，一种是把Eden和S1区的存活对象复制到S2区，
    第二种是把Eden和S2区的存活对象复制到S1区 ，也就是说S1区和S2这两块区域同时只会有一块使用，
    通过这种方式保证始终会有一块空白的q区域用于下次GC时存放存活的对象，而且原来的区域不需要
    考虑保留存活的对象，所以可以直接一次性清除所有对象,这要既简单直接同时也保证了清除的内存区域
    的内存连续性。
    
    3、标记整理法
    标记整理法分为标记和整理两个阶段，标记阶段会先把存活的对象和可回收的对象标记出来；
    标记完再对内存对象进行整理，这个阶段会把存活的对象往内存的一端移动，移动完对象后
    再清除存活对象边界之外的对象。

**四、各种垃圾回收算法的适用场景**

我们了解了三种垃圾回收算法后会发现，没有一个算法是完美，每种算法都有自己的特点，所以我们只能根据具体的场景去选择合适的垃圾收集算法。

1、标记清除法
    特点： 简单、收集速度快，但会有空间碎片，空间碎片会导致后面的GC频率增加。
    适合场景：只有小部分对象需要进行回收的，所以标记清除法比较适用于老年代的垃圾回收，因为老年代一般存活对象会比回收对象要多。
    
    2、标记复制法
    特点：收集速度快，可以避免空间碎片，但是有空间浪费，存活对象较多的情况下复制对象的过程等会非常耗时，而且需要担保机制。
    适合场景： 只有少量对象存活的场景，这也正是新生代对象的特点，所以一般新生代的垃圾回收器基本都会选择标记复制法。
    
    3、标记整理法
    特点： 相对于标记复制法不会浪费内存空间，相对标记清除法则可以避免空间碎片，但是速度比其他两个算法慢。
    适合场景： 内存吃紧，又要避免空间碎片的场景，老年代想要避免空间碎片问题的话通常会使用标记整理法。