Java从遗忘到入门——Day02
内存分析篇
Java虚拟机的内存可以分为三个区域:栈、堆、方法区。
栈的特点
- 栈描述的是方法执行的内存模型。每个方法被调用都会创建一个栈帧(存储局部变量、操作数、方法出口等)
- JVM为每个线程创建一个栈,用于存放该线程执行方法的信息(实际参数、局部变量等)
- 栈属于线程私有,不能实现线程间的共享!
- 栈的存储特性是“先进后出,后进先出”
- 栈是由系统自动分配,速度快!栈是一个连续的内存空间!
堆的特点
- 堆用于存储创建好的对象和数组(数组也是对象)
- JVM只有一个堆,被所有线程共享
- 堆是一个不连续的内存空间,分配灵活,速度慢!
方法区特点
- JVM只有一个方法区,被所有线程共享!
- 方法区实际也是堆,只是用于存储类、常量相关的信息!
- 用来存放程序中永远是不变或唯一的内容,包含类信息【Class对象】、静态变量、静态方法、字符串常量等)
非常好的的链接: 程序运行过程讲解.
垃圾回收篇
内存管理
- 对象空间的分配:使用new关键字创建对象即可
- 对象空间的释放:将对象赋值null即可。垃圾回收器将负责回收所有”不可达”对象的内存空间。
垃圾回收概念
任何一种垃圾回收算法一般要做两件基本事情:
- 发现无用的对象
- 回收无用对象占用的内存空间。
无用的对象指的就是没有任何变量引用该对象。Java的垃圾回收器通过相关算法发现无用对象,并进行清除和整理。
垃圾回收相关算法
1.引用计数法
堆中每个对象都有一个引用计数。被引用一次,计数加1, 被引用变量值变为null,则计数减1,直到计数为0,则表示变成无用对象。优点是算法简单,缺点是“循环引用的无用对象”无法别识别,如:
public class Student {
String name;
Student friend;
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
s1.friend = s2;
s2.friend = s1;
s1 = null;
s2 = null;
}
}
s1和s2互相引用对方,导致他们引用计数不为0,但是实际已经无用,但无法被识别。
2.引用可达法 (根搜索算法)
程序把所有的引用关系看作一张图,从一个节点GC ROOT开始,寻找对应的引用节点,找到这个节点以后,继续寻找这个节点的引用节点,当所有的引用节点寻找完毕之后,剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点,即无用的节点。
3.分代垃圾回收
分代垃圾回收机制,是基于这样一个事实:不同的对象的生命周期是不一样的。因此,不同生命周期的对象可以采取不同的回收算法,以便提高回收效率。我们将对象分为三种状态:年轻代、年老代、持久代。JVM将堆内存划分为 Eden、Survivor 和 Tenured/Old 空间。
(1)年轻代
所有新生成的对象首先都是放在Eden区。 年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象,对应的是Minor GC,每次 Minor GC 会清理年轻代的内存,算法采用效率较高的复制算法,频繁的操作,但是会浪费内存空间。当“年轻代”区域存放满对象后,就将对象存放到年老代区域。
(2)年老代
在年轻代中经历了N(默认15)次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代中。因此,可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。年老代对象越来越多,我们就需要启动Major GC和Full GC,全面清理年轻代区域和年老代区域。
(3)持久代
用于存放静态文件,如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响。
三种GC区别:
- Minor GC:用于清理年轻代区域。
Eden区满了就会触发一次Minor GC。清理无用对象,将有用对象复制到“Survivor1”、“Survivor2”区中(这两个区,大小空间也相同,同一时刻Survivor1和Survivor2只有一个在用,一个为空)- Major GC:用于清理老年代区域。
- Full GC:用于清理年轻代、年老代区域。 成本较高,会对系统性能产生影响。
垃圾回收过程
- 新创建的对象,绝大多数都会存储在Eden中;
- 当Eden满了(达到一定比例)不能创建新对象,则触发垃圾回收(GC),将无用对象清理掉,然后剩余对象复制到某个Survivor中,如S1,同时清空Eden区;
- 当Eden区再次满了,会将S1中的不能清空的对象存到另外一个Survivor中,如S2,同时将Eden区中的不能清空的对象,也复制到S1中,保证Eden和S1,均被清空;
- 重复多次(默认15次)Survivor中没有被清理的对象,则会复制到老年代Old区中;
- 当Old区满了,则会触发一个一次完整地垃圾回收(FullGC),之前新生代的垃圾回收称为(minorGC)
内存泄漏篇
Full GC
在对JVM调优的过程中,很大一部分工作就是对于Full GC的调节。有如下原因可能导致Full GC:
- 年老代(Tenured)被写满;
- 持久代(Perm)被写满;
- System.gc()被显式调用(程序建议GC启动,不是调用GC),尽量少用,会申请启动Full GC,成本高,影响系统性能;
- 上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化。
容易造成内存泄漏的操作
- 创建大量无用对象。比如,我们在需要大量拼接字符串时,使用了String而不是StringBuilder。
- 静态集合类的使用。像HashMap、Vector、List等的使用最容易出现内存泄露,这些静态变量的生命周期和应用程序一致,所有的对象Object也不能被释放。
- 各种连接对象(IO流对象、数据库连接对象、网络连接对象)未关闭。
- 监听器的使用。释放对象时,没有删除相应的监听器。
对象创建过程篇
对象创建过程
构造方法是创建Java对象的重要途径,通过new关键字调用构造器时,构造器也确实返回该类的对象,但这个对象并不是完全由构造器负责创建。创建一个对象分为如下四步:
- 分配对象空间,并将对象成员变量初始化为0或空
- 执行属性值的显示初始化
- 执行构造方法
- 返回对象的地址给相关的变量
this关键字
- this的本质就是“创建好的对象的地址”!
- 在构造方法中也可以使用this代表“当前对象” ,即正要初始化的对象,并且必须位于构造方法的第一句。
- this不能用于static方法中。
继承树追溯
属性/方法查找顺序
比如:查找变量h
- 查找当前类中有没有属性h
- 依次上溯每个父类,查看每个父类中是否有h,直到Object
- 如果没找到,则出现编译错误。
- 上面步骤,只要找到h变量,则这个过程终止。
构造方法调用顺序
构造方法第一句总是:super(…)来调用父类对应的构造方法。所以,流程就是:先向上追溯到Object,然后再依次向下执行类的初始化块和构造方法,直到当前子类为止。
注:静态初始化块调用顺序,与构造方法调用顺序一样,不再重复。
多态
注意点:
- 多态是方法的多态,不是属性的多态(多态与属性无关)。
- 多态的存在要有3个必要条件:继承,方法重写,父类引用指向子类对象。
- 编译看左边,运行看右边。
- 父类引用指向子类对象,这个过程为向上转型,属于自动类型转换。向上转型后的父类引用变量只能调用它编译类型的方法,不能调用它运行时类型的方法。
- 若需要调用运行类型的独有方法,就需要进行类型的强制转换,称之为向下转型。
- 在向下转型过程中,必须将引用变量转成真实的子类类型(运行时类型),否则在运行时会出现类型转换异常ClassCastException。
- 为了避免出现这种异常,可以使用instanceof运算符先进行判断,再强转。