JVM

JVM 内存区域

• 线程私有区域（线程私有数据区域生命周期与线程相同, 依赖用户线程的启动/结束 而 创建/销毁）：
• • 程序计数器：是当前线程所执行的字节码的行号指示器
  • 虚拟机栈：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁。
  • 本地方法区：本地方法栈为Native 方法服务（Native 函数库直接分配堆外内存）
• 线程共享区（线程共享区域随虚拟机的启动/关闭而创建/销毁）：
• • JAVA 堆：创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden区 、From Survivor区 和 To Survivor区 )和老年代。
  • 方法区（1.8之前）：使用Java堆的永久代来实现方法区, 用于存储被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。运行时常量池是方法区的一部分。
  • 元数据（1.8及之后）：元空间的本质和永久代类似，元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

永久代

• 指内存的永久保存区域，主要存放 Class 和 Meta（元数据）的信息,Class 在被加载的时候被放入永久区域，它和存放实例的区域不同,GC 不会在主程序运行期对永久区域进行清理。所以这也导致了永久代的区域会随着加载的 Class 的增多而胀满，最终抛出 OOM 异常。

元数据

• 在 Java8 中，永久代已经被移除，被一个称为“元数据区”（元空间）的区域所取代。元空间的本质和永久代类似，元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。类的元数据放入 native memory, 字符串池和类的静态变量放入 java 堆中，这样可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize 控制, 而由系统的实际可用空间来控制。

Java 堆

• 新生代（一般占据堆的 1/3 空间）
• • Eden ：Java 新对象的出生地（如果新创建的对象占用内存很大，则直接分配到老年代）。当 Eden 区内存不够的时候就会触发 MinorGC，对新生代区进行一次垃圾回收。
  • ServivorFrom：上一次 GC 的幸存者，作为这一次 GC 的被扫描者。
  • ServivorTo：保留了一次 MinorGC 过程中的幸存者。
• 老年代（一般占据堆的 2/3 空间）
• • 主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。老年代空间不够时会触发MajorGC 。

GC算法

• MinorGC复制算法（复制->清空->互换）

1. eden、servicorFrom 复制到ServicorTo ，年龄 + 1（默认情况下年龄到达 15 的对象会被移到老生代中）

首先，把 Eden 和 ServivorFrom 区域中存活的对象复制到 ServicorTo 区域（如果有对象的年龄以及达到了老年的标准，则赋值到老年代区），同时把这些对象的年龄+1（如果 ServicorTo 不够位置了就放到老年区）

2. 清空eden、servicorFrom

然后，清空 Eden 和 ServicorFrom 中的对象；

3. ServicorTo 和ServicorFrom 互换

最后，ServicorTo 和 ServicorFrom 互换，原 ServicorTo 成为下一次 GC 时的 ServicorFrom区。

• MajorGC 采用标记整理算法：

• 1. 首先扫描一次所有老年代，标记出存活的对象
  2. 然后回收没有标记的对象。
  3. MajorGC 的耗时比较长，因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片，为了减少内存损耗，我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的时候，就会抛出 OOM（Out of Memory）异常。

• 标记清除算法（Mark-Sweep）
• • 最基础的垃圾回收算法，分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。该算法最大的问题是内存碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题。
• 复制算法（copying）
• • 为了解决 Mark-Sweep 算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用的内存清掉。这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话，Copying 算法的效率会大大降低。
• 标记整理算法(Mark-Compact)
• • 标记后不是清理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。

如何确定垃圾

• 引用计数法
• • 对象如果没有任何与之关联的引用，即他们的引用计数都不为 0，则说明对象不太可能再被用到，那么这个对象就是可回收对象。
• 可达性分析
• • 在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径，则称该对象是不可达的。不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记过程。两次标记后仍然是可回收对象。

 GC 垃圾收集器

• Serial 垃圾收集器（单线程、复制算法）
• • Serial（英文连续）是最基本垃圾收集器，使用复制算法。是 java 虚拟机运行在 Client 模式下默认的新生代垃圾收集器
• ParNew 垃圾收集器（Serial+多线程）
• • 是 Serial 收集器的多线程版本，也使用复制算法。很多 java虚拟机运行在 Server 模式下新生代的默认垃圾收集器
• Parallel Scavenge 收集器（多线程复制算法、高效）
• • Parallel Scavenge 收集器也是一个新生代垃圾收集器，同样使用复制算法，也是一个多线程的垃圾收集器，它重点关注的是程序达到一个可控制的吞吐量（Thoughput，CPU 用于运行用户代码的时间/CPU 总消耗时间，即吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)），高吞吐量可以最高效率地利用 CPU 时间，尽快地完成程序的运算任务，主要适用于在后台运算而不需要太多交互的任务。自适应调节策略也是 ParallelScavenge 收集器与 ParNew 收集器的一个重要区别。
• Serial Old 收集器（单线程标记整理算法 ）
• • Serial Old 是 Serial 垃圾收集器老年代版本，它同样是个单线程的收集器，使用标记-整理算法，这个收集器也主要是运行在 Client 默认的 java 虚拟机默认的年老代垃圾收集器。
• Parallel Old 收集器（多线程标记整理算法）
• • Parallel Old 收集器是 Parallel Scavenge 的年老代版本，使用多线程的标记-整理算法，在 JDK1.6才开始提供。Parallel Old 正是为了在年老代同样提供吞吐量优先的垃圾收集器
• CMS 收集器（多线程标记清除算法）
• • Concurrent mark sweep(CMS)收集器是一种年老代垃圾收集器，其最主要目标是获取最短垃圾回收停顿时间，和其他年老代使用标记-整理算法不同，它使用多线程的标记-清除算法。
• G1 收集器
• • G1 收集器两个最突出的改进是：

• • 1. 基于标记-整理算法，不产生内存碎片。
    2. 可以非常精确控制停顿时间，在不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收。

• • G1 收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保 G1 收集器可以在有限时间获得最高的垃圾收集效率。

双亲委派

• 当一个类收到了类加载请求，他首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类去完成，每一个层次类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到启动类加载其中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候（在它的加载路径下没有找到所需加载的Class），子类加载器才会尝试自己去加载。采用双亲委派的一个好处是比如加载位于 rt.jar 包中的类 java.lang.Object，不管是哪个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载，这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个 Object 对象。