JVM结构

JVM主要组成组件：类加载器（classloader），运行时数据区（runtime data areas），执行引擎（execution engine）

1. 类加载器（更多详细信息请移步 https://www.cnblogs.com/Water2Wine/p/13536331.html ）

从底向上可以分为自定义类加载器->应用程序类加载器->扩展类加载器->启动类加载器

2. 运行时数据区

线程共享：

堆内存：存储对象的实例
方法区：供各线程共享的运行时内存区域，存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据

线程独占：

栈：线程私有，主管Java程序的运行，8中基本类型的变量+对象的引用变量+实例方法都是在函数的栈内存中分配，可以进一步划分为Java栈和本地方法栈
程序计数器：记录了方法之间的调用和执行情况，用来存储指向下一条指令的地址。每一个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码

3. 执行引擎（更多详细信息请移步 https://www.cnblogs.com/Water2Wine/p/12865089.html ）

执行引擎主要包括JIT即时编译器以及垃圾收集器

垃圾收集器：

Safepoint
安全点顾名思义是指一些特定的位置，当线程运行到这些位置时，线程的一些状态可以被确定，从而确定GC Root的信息，使JVM可以安全的进行一些操作，比如开始GC。
safepoint指的特定位置主要有:

1. 循环的末尾 (防止大循环的时候一直不进入safepoint，而其他线程在等待它进入safepoint)
2. 方法返回前
3. 调用方法的call之后
4. 抛出异常的位置

STW(Stop The World)
在执行垃圾收集算法时，Java应用程序的其他所有线程都被挂起（除了垃圾收集帮助器之外）。Java中一种全局暂停现象，全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能与JVM交互；

GC Root
垃圾回收基于GC Root可达性判断。常见的GC Root有如下：
1、通过System Class Loader或者Boot Class Loader加载的class对象
2、处于激活状态的线程
3、栈中的对象
4、JNI栈中的对象
5、JNI中的全局对象
6、正在被用于同步的各种锁对象
7、JVM自身持有的对象，比如系统类加载器等。

垃圾收集算法
标记清除
标记整理
复制

垃圾收集器概况
串行收集器
并行收集器
CMS（并发标记清除收集器）
以上三个的共同点与区别：
共同点：

1. 年轻代、老年代是独立且连续的内存块；
2. 年轻代收集使用单eden、双survivor进行复制算法；
3. 老年代收集必须扫描整个老年代区域且执行标记清楚算法；
4. 都是以尽可能少而快地执行GC为设计原则。
   不同点：串行是单线程，其他两个都是多线程；串行和并行都是STW式的收集，而CMS在老年代回收上采用了不同的收集方式。主要是初始标记，并发标记，重新标记，并发清除四个步骤。
   G1与以上三组收集器的不同：
5. G1的设计原则是"首先收集尽可能多的垃圾(Garbage First)"。因此，G1并不会等内存耗尽(串行、并行)或者快耗尽(CMS)的时候开始垃圾收集，而是在内部采用了启发式算法，在老年代找出具有高收集收益的分区进行收集。
6. G1采用内存分区(Region)的思路，将内存划分为一个个相等大小的内存分区，回收时则以分区为单位进行回收，存活的对象复制到另一个空闲分区中。由于都是以相等大小的分区为单位进行操作，因此G1天然就是一种压缩方案(局部压缩)；
7. G1虽然也是分代收集器，但整个内存分区不存在物理上的年轻代与老年代的区别，也不需要完全独立的survivor(to space)堆做复制准备。G1只有逻辑上的分代概念，或者说每个分区都可能随G1的运行在不同代之间前后切换；
8. G1的收集都是STW的，但年轻代和老年代的收集界限比较模糊，采用了混合(mixed)收集的方式。即每次收集既可能只收集年轻代分区(年轻代收集)，也可能在收集年轻代的同时，包含部分老年代分区(混合收集)，这样即使堆内存很大时，也可以限制收集范围，从而降低停顿。
   G1的简单介绍：
9. G1对Heap的划分
   堆内存被划分为多个大小相等的逻辑heap 区，其中一部分区域被当成老一代收集器相同的角色(eden, survivor, old), 但每个角色的区域个数都不是固定的。
   每个堆Region 的大小在JVM启动时就确定了，JVM通常生成2000个Region，每个Region 大小在1M-32M之间。这些Region会被逻辑映射成Eden, Survivor, 和 old generation(老年代)空间。
10. 卡片
    在每个分区内部又被分成了若干个大小为512 Byte卡片(Card)，标识堆内存最小可用粒度所有分区的卡片将会记录在全局卡片表(Global Card Table)中，分配的对象会占用物理上连续的若干个卡片，当查找对分区内对象的引用时便可通过记录卡片来查找该引用对象(见RSet)。每次对内存的回收，都是对指定分区的卡片进行处理。
    
11. 已记忆集合（RSet）
    在串行和并行收集器中，GC通过整堆扫描，来确定对象是否处于可达路径中。然而G1为了避免STW式的整堆扫描，在每个分区记录了一个已记忆集合(RSet)，内部类似一个反向指针，记录引用分区内对象的卡片索引。当要回收该分区时，通过扫描分区的RSet，来确定引用本分区内的对象是否存活，进而确定本分区内的对象存活情况。
    
12. 收集集合（CSet）
    收集集合(CSet)代表每次GC暂停时回收的一系列目标分区。在任意一次收集暂停中，CSet所有分区都会被释放，内部存活的对象都会被转移到分配的空闲分区中。