JVM 基础知识
JVM
1. JVM 的位置
在操作系统上，可以看成是一个 软件，包含在 JRE 中
三种JVM
- Sun 公司 HotSpot（使用最多）
- BEA JRockit
- IBM J9 VM
2. JVM 的体系结构
不会发生垃圾回收的区域：
JVM 调优的区域：
3. 类加载器
加载器类别
- 虚拟机自带的加载器
- 系统类（根）加载器（最终执行）
- 扩展类加载器
- 应用程序加载器
4. 双亲委派机制
采用这种机制，安全
AppClassLoder(应用程序加载器) --> PlatformClassLoder(扩展类加载器，JDK 1.9 之后) --> BootstrapClassLoder(系统类加载器)
执行过程：
- 类加载器收到类加载的请求
- 将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一直向上委托，直到系统类加载器
- 系统加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前的加载器，否则，抛出异常，通知子加载器进行加载
- 重复步骤 3
- 如出现 null ：说明 java 调用不到，因为底层是 c、c++ 写的
5.沙箱安全机制
Java 安全模型的核心就是 Java 沙箱（sandbox）
定义：沙箱是一个限制程序运行的环境，沙箱机制就是将 Java 代码限定在虚拟机特定的运行范围中，并且严格限制代码对贝蒂系统资源访问，通过这样的措施来保证对代码的有效隔离，防止对本地系统造成破坏。
沙箱主要限制系统资源访问，那系统资源包括什么？
- CPU
- 内存
- 文件系统
- 网络
目前的安全机制实现，引入了域（Domain）的概念，虚拟机会把所有代码加载到不同的系统域和应用域。
组成沙箱的基本组件：
- 字节码校验器（bytecode verifier）
- 类加载器
类加载器采用的机制是双亲委派机模式
6. Native 关键字
凡是带了 native 关键字的，说明 java 的作用范围达不到了，会去调用底层 c 语言的库！
会进入本地方法栈，调用本地方法接口：JNI
JNI 作用：扩展 java 的使用，融合不同的编程语言为 Java 所用！最初：c、c++
它在内存区域中专门开辟了一块标记区域：Native Method Stack，登记 native 方法，在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法通过 JNI
7. PC 寄存器
程序计数器（Program Counter Register）
每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（用来存储指向像一条指令的地址，也即将要执行的指令代码），在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计
8. 方法区
方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数、接口代码也在此定义，简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间：
静态变量（static）、常量（final）、类信息（构造方法、接口定义）、运行时的常量池 都存在方法区中，但是 实例变量存在堆内存中，和方法区无关
9. 栈
先进后出
栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步
线程结束，栈内存也就释放啦，对于栈来说，不存在垃圾回收问题
栈溢出（可能是 递归调用 造成，循环调用，不断压栈）
存在栈里的内容：
- 8 大基本类型
- 对象引用
- 实例的方法
栈运行原理：栈帧
栈满了：StackOverFlowError
10. 堆
一个 JVM 只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的
类加载器读取了类文件后，把什么东西放到堆中？
- 类
- 方法
- 常量
- 变量
- 所有引用类型的真实对象
堆内存中细分为三个区域：
- 新生区
- 老年区
- 元空间（永久区）
GC 垃圾回收，主要发生在 新生区 和 老年区
当一个对象经历了 15 次 GC 后，就会进入 老年区
假设内存满了，会发生 OOM（堆内存不够）
11. 新生区、老年区、元空间(JDK8之前为永久区)
永久区用来存放 JDK 自身携带的 Class 对象、Interface 元数据、存储的是 java 运行时的一些环境或类信息，这个区域不存在垃圾回收，关闭虚拟机会释放这个区域的内存
若一个启动类，加载了大量的第三方 jar 包，Tomcat 部署了太多的应用，大量动态生成的反射类，不断的被加载，直到内存满，就会出现 OOM
元空间 逻辑上存在，物理上不存在
12. 堆内存调优
分析出现 OOM 的原因：
-
尝试扩大堆内存空间看结果（默认情况下：分配的总内存是电脑内存的 1/4，而初始化的内存为：1/64）
-
使用工具进行分析第几行代码出错
内存快照分析工具，Jprofiler
作用：可以分析 Dump 内存文件，快速定位内存泄漏，获得堆中的数据，获得大的对象
13. GC 常用算法
-
引用计数法
-
复制算法
在幸存区中，from 和 to 会不停交换，谁空谁是 to，为了保证其中一个是空的，使用复制算法将其中一个复制到 to 中，再将另一个作为 to，保证 to 是空的
好处：没有内存的碎片
坏处：浪费了内存空间
-
标记清除算法
扫描对象，对活着的对象进行标记
清楚没有标记的对象，进行删除
优点：不会浪费内存空间
缺点： 两次扫描，消耗了更多的时间。且又内存碎片产生
-
标记压缩算法
防止内存碎片产生，再次扫描，向一端移动存活的对象，但多了一个移动成本
14. GC 算法总结
内存效率：复制效率 > 标记清楚算法 > 标记压缩算法 （时间复杂度）
内存整齐度：复制算法 = 标价压缩算法 > 标记清除算法
内存利用率：标记压缩算法 = 标记清除算法 > 复制算法
没有最好的算法，只有最合适的算法
GC 为分代收集算法
年轻代：
存活率低：复制算法
老年代：
区域大，存活率高
标记清除（内存碎片不是太多）+ 标记压缩混合 实现
