Java虚拟机

1. JVM是什么

JVM全称Java Virtual Machine，Java虚拟机。用来解析运行字节码程序，JVM消除平台差异性实现跨平台。

2 JVM运行时数据区

2.1 线程私有

2.1.1 栈（Stack）

• 栈是运行时的单位。
• 每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用来存放局部变量，对象的引用之类的方法信息。
• 栈不存在垃圾回收，但是存在OOM和StackOverflowError。

  2.1.2 本地方法栈（Native Method Stack）

  虚拟机用到的 Native 方法，与底层相关。

  2.1.3 程序计数器（PC Register）

  是每个线程都具有一个私有的程序计数器，因为JVM执行代码是一行一行的执行，所以需要计数器来记录当前执行的行数。

2.2 线程公有

2.2.1 堆（Heap）

• 堆区用来存储对象实例及数组值，可以认为java中所有通过new创建的对象都在此分配。
• 堆是GC执行垃圾回收的重点，在方法结束后，堆中的对象不会马上被移除，仅仅在垃圾收集的时候才会被移除。
• 堆分为新生代和老年代。新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收。老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收。

• 对象的分配过程

  • new的对象先放伊甸园区，若是大对象则直接放老年区
  • 当伊甸园的空间已满的时候创建对象，会触发Minor GC,将伊甸园区中的没有被引用的对象进行销毁。存活对象移动到Survivor（From），对象年龄加一
  • 再次触发Minor GC时，将Eden和Survivor（From）中还存活的对象复制到另一块Survivor（To）中，然后清理掉Eden和刚才使用过的Survivor（From），然后两个Survivor互换，对象年龄加一
  • 当对象年龄大于15则移动至老年区
  • 当老年区内存不足时，会触发Old GC,若执行了Old GC之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常

    2.2.2 方法区

• 方法区是线程共享的区域，它一般用于储存与类相关的信息，像类信息、常量、静态变量，即编译器编译后的代码等

  在jdk1.7中它的实现是永久代，缺点是经常会出现内存溢出。在jdk8中，实现为元空间，元空间直接使用本地内存，理论上电脑有多少内存，它就有多少内存，避免的内存溢出问题

• 运行时的常量池存放在元空间里，除了字符串常量池，字符串常量池存放在堆里。

3 类加载机制

3.1 类加载是什么

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内
在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口.

3.2 类加载器及双亲委派原则

双亲委派是当一个类加载器收到类加载任务，会先交给其父类加载器去完成，因此最终加载任务都会传递到顶层的启动类加载器，只有当父类加载器无法完成加载任务时，才会尝试执行加载任务。

• 可以避免重复加载，保证java中类名的唯一性
• 保证java核心api中定义类型不会被随意替换,避免了核心API类不被修改

  3.3 类的生命周期

  加载：根据查找路径找到响应的.class文件加载进内存，并为之创建Class对象
  验证：保证被加载类的正确性
  准备：为类的静态变量分配内存，并初始化为默认值。这一步和初始化有区别。比如static int a=1。那么到这部分配默认值是0，初始化的时候才是1.
  解析：虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示，而在直接引用直接指向内存中的地址；
  初始化：对静态变量和静态代码块执行初始化工作。
  使用
卸载（垃圾回收）

4 垃圾回收机制

4.1 标记垃圾对象

4.2 GC分类

4.3 垃圾回收算法

4.3.1 标记-清除算法

采用从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记，标记完毕后，再扫描整个空间中未被标记的对象进行直接回收，不整理剩余对象会导致内存碎片。

4.3.2 复制算法

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用的内存空间一次清理掉，这样一来就不容易出现内存碎片的问题。

4.3.3 标记-整理算法
标记整理是标记-清除算法的升级，标记清除分为标记和清除两个阶段。标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象，清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。但这样容易产生内存碎片，而升级的标记-整理不是直接清理可回收对象，而是将存活对象都向一端移动，然后清理掉端边界以外的内存，充分利用内存空间。

4.3.4 分代收集算法

目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。
新生代内存的回收（Minor GC）主要采用复制算法。
而对于老年代的回收（Major GC），大多采用标记-整理算法。

4.3 垃圾收集器

5 JVM调优

5.1 参数类型

5.2 JVM自带调优工具