JVM内存模型深度剖析

java如何实现跨平台的？

java程序主要通过jvm来实现跨平台的，对每一个操作系统都有一个特定的jvm版本，这些jvm会将同一个java程序，生成对应操作系统的机器码，不同操作系统生成的机器码不同，但是在jvm上运行是相同的，从而保证了java程序的跨平台。

jvm的主要组成部分

jvm包含两个子系统和两个组件。两个子系统为类装载子系统和执行引擎。两个组件为运行时数据区和本地接口。
类装载子系统：根据给定的全限定名类名(如：java.lang.Object)来装载class文件到Runtime data area中的method area。
执行引擎）：执行classes中的指令。
本地接口：与本地方法库交互，是其它编程语言交互的接口。
运行时数据区域：这就是我们常说的JVM的内存。

一个java程序的执行过程：

首先通过编译器把 Java 代码转换成字节码，类装载子系统（ClassLoader）再把字节码加载到内存中，将其放在运行时数据区（Runtime data area）的方法区内，而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器执行引擎（Execution Engine），将字节码翻译成底层系统指令，再交由 CPU 去执行，而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口（Native Interface）来实现整个程序的功能。

jvm的内存结构

jvm的内存结构有：堆、栈、本地方法栈、方法区和程序计数器

栈主要是存放局部变量的。栈其实是线程栈，只要有一个线程执行，会在栈内存中分配一个小的线程栈，用来存放线程内部的局部变量。在每个线程栈中，对每个方法都会生成一个“栈帧”，先执行的方法会放在栈底，后执行的方法会放在栈顶。
每个栈帧中还包含：局部变量表，操作数栈，动态链接和方法出口。
局部变量表:存放局部变量
操作数栈：具体的值，做操作的时候用它来作临时空间，执行完后结果会放到局部变量表中
动态链接：动态链接会将方法的符号引用改为指向内存地址的直接引用，这里是用来存地址的值的
方法出口：内层方法返回外层方法的时候，需要知道外层方法执行到第几行了，方法出口就是存储外层方法执行的位置
程序计数器（线程独有）：记录代码执行的位置，每执行一行代码会修改一次。目的是为了多线程的情况下，从线程A切换回线程B的时候，能知道线程B已经执行到哪里了
方法区：存常量池，运行时常量池。存常量、静态变量、类信息、如果静态变量为对象类型，则存储一个指向堆的内存地址

堆：存放内存的空间，包含年轻代与老年代
年轻代分为Eden区与s0,s1。默认年轻代占堆的1/3，老年代2/3。Eden：s0:s1=8:1:1
本地方法栈（线程私有）：调用本地方法分配的内存（一般来说是C++实现的代码）

堆的gc回收

gc回收的过程：一个对象最初的时候存在Eden区，当Eden区满了后，会触发一次minor gc，会从gc root开始查找，将没有对象引用的对象给回收掉，还有引用的对象会移到s0区，这个还存活的对象的分代年龄会+1；之后Eden区再一次满，又会触发一次minor gc，s0区还存活的对象会移到s1区，分代年龄再+1；之后Eden区再一次满，又会触发一次minor gc，每执行一次minor gc的时候s1区的存货对象年龄都会+1，直到加到阈值（默认15）这个时候s1区的对象会移动到老年代；以此类推，一再触发minor gc，直到老年区存满，则会触发一次full gc。full gc会回收整个堆和方法区。如果full gc后再存对象还是存不下，则会触发OOM异常。
full gc的STW时间很长，minor gc的STW时间较短，但次数较多。
在gc回收的时候会触发STW（stop the world），STW会暂停当前运行的线程，这个时候对用户来说会有明显的卡顿，因此jvm调优的目的就是减少STW的次数。

为什么要STW？

因为每次gc的时候从gc root去查找对象是否存活的计算十分复杂，耗时很长。如果不暂停正在运行的线程，会出现一个对象可能在gc root检查的时候是存活对象，然后检查完后，移动到s0区之后对象执行完毕，被释放掉了。这个时候就浪费了之前的gc root检查。会导致当前的gc root检查出来的结果不正确。

jvm内存参数

Spring Boot程序的JVM参数设置格式(Tomcat启动直接加在bin目录下catalina.sh文件里)：
java ‐Xms2048M ‐Xmx2048M ‐Xmn1024M ‐Xss512K ‐XX:MetaspaceSize=256M ‐XX:MaxMetaspaceSize=256M ‐jar microservice‐eurek a‐server.jar
关于元空间的JVM参数有两个：-XX:MetaspaceSize=N和 -XX:MaxMetaspaceSize=N
-XX：MaxMetaspaceSize： 设置元空间最大值， 默认是-1， 即不限制， 或者说只受限于本地内存大小。
-XX：MetaspaceSize： 指定元空间触发Fullgc的初始阈值(元空间无固定初始大小)， 以字节为单位，默认是21M，达到该值就会触发full gc进行类型卸载， 同时收集器会对该值进行调整： 如果释放了大量的空间， 就适当降低该值； 如果释放了很少的空间， 那么在不超过-XX：MaxMetaspaceSize（如果设置了的话） 的情况下， 适当提高该值。这个跟早期jdk版本的-XX:PermSize参数意思不一样，-XX:PermSize代表永久代的初始容量。
由于调整元空间的大小需要Full GC，这是非常昂贵的操作，如果应用在启动的时候发生大量Full GC，通常都是由于永久代或元空间发生了大小调整，基于这种情况，一般建议在JVM参数中将MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize设置成一样的值，并设置得比初始值要大，对于8G物理内存的机器来说，一般我会将这两个值都设置为256M。
-Xss设置越小count值越小，说明一个线程栈里能分配的栈帧就越少，但是对JVM整体来说能开启的线程数会更多。
栈的总大小是根据系统内存减去堆大小和方法区大小来计算的。