Android 面試系統復習系列（三）Java 虛擬機原理

運行時數據區

程序計數器（線程私有）

它可以看做當前線程所執行的字節碼的行號指示器。

虛擬機棧（線程私有）

虛擬機棧描述的是 Java 方法執行的內存模型：每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀，用于存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。每一個方法從調用到執行完成的過程，就對應著一個棧幀再虛擬機棧中入棧到出棧的過程。

本地方法棧（線程私有）

同虛擬機棧，區別就是虛擬機棧執行的是 Java 方法，本地方法棧執行的是 Native 的方法。

Java 堆（線程共享）

存放對象實例，幾乎所有對象實例都在這里分配內存，也是垃圾收集器管理的主要區域。

方法區（線程共享）

存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、及時編譯器編譯后的代碼等數據。

垃圾回收機制

Java 虛擬機如何判斷一個對象可以回收

有兩種主流算法，一種是引用計數法，給對象添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器加一，引用失效時計數器減一。

這種算法簡單高效，但是卻避免不了互相循環引用無法回收的問題，所以 Java 虛擬機并沒有采用這種算法。

所以我們 Java 虛擬機采用的是第二種算法，可達性分析算法。

這個算法的基本思路就是通過一系列的成為“GC Roots”的對象作為七點，從這些節點開始向下搜索，搜索走過的路徑稱為引用鏈，當一個對象到 GC Roots沒有任何引用鏈相連時，則證明此對象是不可達的，所以會被虛擬機判定為可回收的對象。

可作為 GC Roots 的對象

• 虛擬機棧中引用的對象
• 方法去中類靜態屬性引用的對象
• 方法區中常量引用的對象
• 本地方法棧中 JNI 引用的對象

垃圾回收算法

標記-清除算法

最基礎的垃圾回收算法，先標記出所有需要回收的對象，在標記完成后統一回收所有被標記的對象。

優點：實現簡單

缺點：一、效率低，標記和清除兩個過程效率都不高。二、回收后可能產生大量不連續的內存碎片，空間碎片太多可能會導致以后在分配大內存對象時，無法找到足夠的連續內存而不得不提前觸發另一次垃圾收集。

復制算法

將內存按容量劃分為大小相同的兩塊，然后每次只使用其中的一塊。當一塊內容用完了，就將還存活的對象移動到另一塊，然后再將之前使用的內存空間一次性清理掉。

優點：實現簡單，運行高效

缺點：會將可用內存縮小為原來的一半，對象存活率高的話，效率會變低

現在商業虛擬機在回收新生代區域的時候都會采用這種算法，不過由于新生代里的對象絕大部分都是“朝生夕死”，所以并不需要按照 1:1 的比例來劃分內存空間，HotSpot 虛擬機默認比例是 8:1,所以空閑出來的內存空間很小。不過在存活對象大于剩余的空間時，會向老年代進行分配擔保，直接進入老年代。

標記-整理算法

標記的過程同標記-清除算法的標記過程，不過后續不是直接對可回收對象進行清理，而是讓所有存活對象都向一端移動，然后再清理邊界外的內存。

老年代因為對象存活率高，沒有額外空間對它分配擔保，所以一般使用標記-清理或者標記-整理算法進行回收。

分代回收算法

當前商業虛擬機的路基手機都采用這種算法，并沒有什么新的思想，只是根據對象的存活周期的不同，將內存分為幾塊，一般是新生代，老年代，然后再根據其區域的特點，采用不同的垃圾收集算法進行回收。

Dalvik 虛擬機和 JVM 的區別

掘金上這篇文章寫得很清晰 https://juejin.im/post/59b7fa8cf265da066d3323bb

這里摘幾點主要的記一下：

• Dalvik 基于寄存器，基于寄存器的虛擬機雖然比基于堆棧的虛擬機在硬件，通用性上要差一些，但是它的代碼執行效率去更好
• JVM 基于棧
• Dalvik虛擬機運行的是其專有的文件格式Dex
• JVM 運行 java 字節碼

ART 虛擬機

ART 的機制與 Dalvik 不同。在Dalvik下，應用每次運行的時候，字節碼都需要通過即時編譯器（just in time ，JIT）轉換為機器碼，這會拖慢應用的運行效率，而在ART 環境中，應用在第一次安裝的時候，字節碼就會預先編譯成機器碼，使其成為真正的本地應用。這個過程叫做預編譯（AOT,Ahead-Of-Time）。這樣的話，應用的啟動(首次)和執行都會變得更加快速。

缺點：

1.機器碼占用的存儲空間更大，字節碼變為機器碼之后，可能會增加10%-20%（不過在應用包中，可執行的代碼常常只是一部分。比如最新的 Google+ APK 是 28.3 MB，但是代碼只有 6.9 MB。）

2.應用的安裝時間會變長。

每個小標題都可作為面試題，故本篇沒有精心挑選的面試題