JVM,Java虚拟机基础知识新手入门教程（超级通熟易懂）

一.写在前面

  首先，本篇文章并没有涉及原理，而是在笔者撸了《深入理解Java虚拟机》好几遍的基础上讲解自己的经验，从一个新手到现在明白JVM是个什么玩意，怎么去理解和明白，讲解这样一个经验而已。这篇文章并对JVM并没有挖掘得很深，在下目前暂时也没有这个能力，只是以通熟易懂的方式，让读者理解JVM是个什么玩意。下面开始我的讲解。

二.谁说人神不得相爱——Java的跨平台

  理解Java的跨平台特性，是对JVM最直观的认识。所谓的“一次编译，到处运行”，为什么C／C++ 却不能实现呢？这一类语言直接使用物理硬件(或者说操作系统的内存模型)，那么不同系统之间的内存模型是不同的，比如说Linux和Window，这就意味，在Window编译好的代码，却不能在Linux上运行。《深入理解Java虚拟机》记录说，Java虚拟机规范中试图定义一种Java内存模型(JMM)来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台上都能达到一致性的并发效果。举个现实的例子，一个只会听说中文的人，要如何和一个只会听说英文的人交流，在Java的世界里，采用的方式即是给两边的人各配一名翻译官（JVM），所以，这就是为什么JVM要有window版本，也要有Linux版本。

  众所周知，Java的程序编译的最终样子是.class文件，不同虚拟机的对每一个.class文件的翻译结果都是一致的。而对于C／C++而言，编译生成的是纯二进制的机器指令，是直接面对计算机系统的内存，但是，java程序的编译结果是面向JVM，是要交付给JVM，让他再做进一步处理从而让计算机识别运行，这就是所谓的“屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异”。这里的特点又和面向对象推崇的面向接口有着不可描述的关系，我只需要有这么个规范，不需要去知道接触你的底层原理实现。

三.活在梦里的真实——虚拟机

  JVM，全称Java Virtual Machine，英文为Java虚拟机，简单的探讨一下虚拟机这三个字，对后面的学习也是挺舒服的。百度百科描述说，“虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统”，但是虚拟机本质还是该计算机系统的一个进程，可以类比香港澳门具有高度自治，但本质上他们还是属于中国的。为了方便描述，我们把整个计算机当成一幢大楼，而虚拟机则是某一个楼层。大楼划分了一个区域给一个楼层，让这个楼层自己管理自己，也就对应着，计算机划分了一个内存给JVM，让JVM自己管理自己。下面这张图是笔者的阿里云服务器上的内存使用情况，可以看到JVM足足占用了接近500M的内存。那么问题来了，JVM要这么多的内存干什么，这里面又是怎么划分？

四.你来到我的世界里——内存

  在现阶段无论什么编程语言，都是由人类设计发明的，编程语言对于人类来讲，是方便自己实现目的的工具之一，所以，编程语言看似是全新的东西，但是这里面处处都可以看见人类思想的影子，都可以从现实中找到相似的例子。

  接着上面的例子，JVM是作为某一个楼层，单独占有了一大块区域（内存）。这个楼层中，有主厅，客厅，客房，这四个之间的区别之一就行，主厅和客厅是公有的，而主房和客房是私有的，这里对应到JVM层次上即是，有某几块内存，是无论是谁访问，有多少人（线程）访问，这些共有区域都可以为他们服务，而客房，私有区域，假定我们这个楼层比较牛逼，来了多少个客人，就会单独为他们建造每一件客房，每个客人都有自己私有区域，A客人是进不了B客人的房间。

  对应的JVM的层次，即是JVM运行时数据区域划分为两大块，线程隔离的区域和线程共享的区域。我们可以简单的理解为，每个客人即是一条线程。具体对应的区域又是如何划分的，又有什么作用，这里只能从概念上理解和记忆了，传送门在此轻松认识JVM运行时数据区域

五.离开我，却没有带走你的痕迹——什么是垃圾

  回想起小时候，很多小伙伴都会一起结伴过来我家玩耍，虽然大家玩得很开心，等到了时间点之后，他们就拍拍屁股走人，留下我家里一片狼藉，这个时候如果我不收拾一下垃圾的话，我老妈估计就要来拍拍我的屁股了。客人（线程）同样如此，我来过你的世界，总会留下属于我的痕迹，是不是垃圾，就要看你自己如何判定了。这里就引出另一个问题，我怎么判断是哪个才是垃圾，哪个不是垃圾，只不过是玩耍的时候，我或者小伙伴随手把老妈的戒指扔到地上而已。站在人类的视角上看，一眼就知道哪个是垃圾，哪个不是垃圾，但是计算机可不是这样，计算机有些时候确实不如人类，明明人类一眼或者几秒能完成的事情，要让计算机同样能够完成对应的功能的话，需要付出千万倍的代价才能够实现。

   笔者的老妈在家里收拾垃圾的时候，为了确保扔掉的东西是垃圾，她会将这个东西，一个一个问家里的每个人，这个东西是不是你的，你还要不要，当没有一个人承认说这个东西是属于他的时候，老妈就将这个东西视为垃圾，当有人说这个不是垃圾，是他的宝贝的时候，我老妈就这个东西标记一下。JVM采用的是类似的做法，每个对象到GC ROOT都有一定的联系和路径可达，当某个对象，对于GC ROOT不可达（即没有人说这个东西是属于他的）的对象，JVM则判定为垃圾。JVM里称此行为是可达性分析。

  finalize的作用：假设一个本子已经被老妈认定为垃圾了，但老妈在扔掉垃圾的时候必须先经过一个程序，即finalize，假如在这个程序过程中，我突然想起这个本子对我还是有用的，那么这个本子就不会被认定为垃圾，从而继续保留在内存中。

六. 我要怎样忘了你是谁——垃圾回收算法

  知道什么是垃圾，找到了垃圾的位置，接下来的问题是我要怎么处理这个垃圾，即垃圾回收。我要怎样忘了你是谁，关键是要怎么字，这个动作是怎么发生的。

  标记清除：在这个楼层中，垃圾四处都有，甚至散乱在非垃圾之间或者周围，即然我老妈已经给有用的东西做个标志，那么这就意味着我老妈只需要清除那些没有标识的东西。标记清除的做法形象成就是我老妈拿着垃圾桶，从头到尾，看到垃圾就把他扔到垃圾桶里面。这种做法无疑是最简单的，但是带来的后果也是很明显的，空间碎片太多。这里的空间碎片又要做如何理解，每个物品（每个对象）都是需要占据着一定的的面积（即内存），他要站住脚跟嘛，但是如果空间碎片的太多，就会导致大的物品来临的时候，区域（内存）不够用，就会再次引发垃圾回收（意味着你打游戏的时候可能要停顿个几秒）。再举个现实中的例子，打包行李箱的时候，随随便便，散乱的放置东西，行李厢很容易被撑满，这个时候你还想放一双鞋进去，你会发现空间不够用，只能把所以东西都倒出来，整整齐齐的，从上到下从左到右的放置物品。对于空间的利用率，整齐的做法比散乱无章的行为更来得高，这就引出了另外一个做法，标记整理算法。

  标记整理：你见过有谁扫地的时候，看到垃圾就直接把扫到扫帚了里面，看到就扫。不存在的！人是有惰性的，所有总会找到更高效的做法，更习惯的做法是将垃圾扫到一起，再统一将其扔到垃圾桶中。

  复制：这个算法就有点奢侈了，不管这个内存里有多少垃圾，我老妈都统一将他们扔掉，然后重新再买一次那些我们还需要用的物品，俗称复制。因此，如果存活对象太多，这个算法是不适合的（想想就知道了-.-）,其二，JVM里面需要将可用内存分为两半，一半供目前使用，一半供复制后的对象使用。

  未完待续……