虚拟机知识点
1、虚拟机的组成部分及作用
1.1、类加载器（ClassLoader）
根据给定的全限定类名加载Java代码，转化为字节码，传递给运行时数据内存区
1.2、运行时数据内存区（Runtime data area）
1.2.1、程序计数器（Program Counter Register）
* 线程私有
* 小块内容空间，不存在溢出情况
* 用来确定指令位置
1.2.2、虚拟机栈（VM Stack）
* 线程私有
* 描述的是Java方法执行的内存模型，方法的调用过程对应着入栈和出栈，栈中保存了局部变量、操作数栈、动态连接、方法出口等信息
* 虚拟机规范中指明了两种内存溢出的场景：超出栈的深度、可变长栈的最大可获取深度被超出
1.2.3、本地方法栈（Native Method Stack）
* 基本上与虚拟机栈一样，Hot-Spot虚拟机两者直接合二为一，这块的规范并无强制规定
* 与虚拟机栈不同的是，这边执行的是本地方法
1.2.4、Java堆（Heap）
* 最大的一块内存
* 线程共享
* 几乎存放对象实例、数组
* 垃圾收集器管理的就是这里，所以也叫GC堆
* 分代收集理论
* 没内存完成实例分配也没办法扩展的时候，内存溢出
1.2.5、方法区
* 线程共享
* 非堆
* 6含之前基本上是永久代的实现方式，后续到8后基本废弃永久代，改为本地内存实现（这里指的是Hot-Spot，因为JRockit和J9本来就是这么做的）
* 内存溢出和堆是一样的
1.2.5.1、运行时常量池
* 字面量和符号的引用
* 常规的是字符串常量池应用
1.2.6、直接内存，与这边的运行时数据内存无关，主要用于IO、NIO，也不受JVM限制，但受本地内存限制，也会有内存溢出
1.3、执行引擎
主要用于转化字节码为机器码，并执行指令
1.4、本地库接口
对接本地方法，比如调用C++语言的本地方法
2、双亲委派模式
指的是ClassLoader逐级往上的加载方式，简单来说，就是如果父类可以加载，就一直往上，可以解决的问题是：2个以上的类加载器会导致加载的类信息存在两个以上，会导致例如静态变量重复初始化的诡异场景
注：Spring Boot的DevTools带的热加载机制，大致也是通过两个ClassLoader的形式来执行，其中一个加载器，加载我们自己写的Java代码，这样可以通过重新加载这部分的类信息，做到热部署的效果。
3、常见的垃圾收集器
3.1、Serial收集器：1.3.1之前新生代收集器唯一选择。
串行单线程收集器，垃圾收集时候必须stop the world，暂停其他所有工作
新生代-复制算法，老年代：标记-整理算法
3.2、ParNew收集器：JDK7之前的首选新生代收集器
* Serial收集器的多线程并行版本
* -XX:ParalleGCThreads 限制垃圾收集线程数
* 1.7之后已经算是退出历史舞台了，G1垃圾收集器是面向全堆的
3.3、CMS（Concurrent Mark SWEEP）：并发的低延迟收集器
* CPU敏感型，是老年代的收集器，默认与ParNew收集器共用
* 真正意义上第一台支持并发的牢记收集器
3.4、Parallel Scavenge：1.4新生代收集器，并无法和CMS一起使用
3.5、G1：Java7之后的主流垃圾收集器，在Java8之后相对比较成熟了，Java9之后作为默认的垃圾收集器选择（Oracle现在对Java版本的长期支持是隔三代，目前是8、11、14，记得应该是维护三年，由于Spring框架目前仅支持Java8，所以现在用的最多的应该是Java8）
* 面向全堆的垃圾收集器（不再是新生代一个收集器，老年代一个收集器）
* 废弃了永久代的实现，改为和j9和JRocket一样的元数据空间实现；
-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize都将被忽略
-XX:MetaspaceSize 初始化元空间的大小（默认12Mbytes在32bit client VM and 16Mbytes 在32bit server VM，在64bit VM上会更大些）
-XX:MaxMetaspaceSize 最大元空间的大小（默认本地内存）
-XX:MinMetaspaceFreeRatio 扩大空间的最小比率，当GC后，内存占用超过这一比率，就会扩大空间
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio 缩小空间的最小比率，当GC后，内存占用低于这一比率，就会缩小空间
* 由于官方倾向G1的完全替换，所以取消了ParNew+Serial Old以及Serial+CMS的支持，ParNew只能和CMS配合使用
| 新生代 | 老年代 | |
| Serial | 是 | 否 |
| Serial Old | 否 | 是 |
| ParNew | 是 | 否 |
| Parallel Old | 否 | 是 |
| Parallel Scavenge | 是 | 否 |
| CMS（Concurrent Mark Sweep） | 否 | 是 |
| G1（Garbage First） | 是 | 是 |
垃圾收集器对应新生代和老年代
| 目标|优点 | 缺点 | |
| Serial | 单线程，极限性能，一定程度上适用于微服务的架构 | 糟糕的Stop the World体验 |
| Serial Old | 同上 | 同上 |
| ParNew | Serial的多线程版本 | 单核性能不占优 |
| Parallel Scavenge | 以吞吐量为维度，旨在保证较高的吞吐量比例 | 用户体验（因侧重点在于有效利用CPU，会忽视响应速度的问题） |
| Parallel Old | 同上 | 同上 |
| CMS(Concurrent Mark Sweep) | 并发、低延迟，关注服务的响应速度 | 1、CPU敏感； 2、无法处理浮动垃圾导致Full GC，浮动垃圾大致是指在标记过程中会产生新的垃圾对象，这部分无法被识别，应是并发模式导致； 3、由于采用标记-清除算法，所以有内存碎片的问题，可能因此提前触发Full GC |
| G1(Garbage First) | 1、面向全堆，而不再只是新生代或老年代 2、软实时垃圾收集器目标 3、Mixed GC模式：不再区分新老年代，而是以回收哪块内存收益最大为维度（Region堆内存布局）- 堆内存化整为零 |
由于使用了Region内存布局，所以需要更多的堆内存来做卡表记录 |
4、常见的垃圾回收算法：
4.1、复制算法
- 常见于新生代，原来是1:1内存分配两块内存区，GC的时候通过将存活对象复制到另一块内存，然后清除旧的内存区
- 但实际上由于新生代对象的存活周期短，一般采用的8:1:1的 Eden（伊甸园）:SurvivorRatio）（幸存者）*2；再通过老年代来做担保（因为使用的内存是8+1，存活的内存可能大于1，所以需要老年代来做保证有地方放溢出的存活对象）
4.2、标记-清除算法
- 常见于老年代，通过标记存活对象，来确定要GC的对象
- 缺点是：内存碎片，且由于内存碎片的存在可能导致提前Full GC
4.3、标记-整理算法
- 常见于老年代，也用于G1中Region；通过将存活的内存整理到同一个区域；再将边界之外的内存进行清理
- 缺点是：必须要移动内存
5、三项垃圾收集器的重要指标
- 内存占用（Footprint）
- 吞吐量（Throughput）
- 延迟（Latency）
6、Minor GC（新生代）、Major GC（老年代）、Full GC（全代）
