1.JVM自动内存管理机制
- 运行时数据区域
Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。
1.1 程序计数器
比较小的内存空间，当前线程所执行的字节码的行号指示器。独立存储，线程私有。无OOM情况
1.2 Java虚拟机栈
线程私有，生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出站的过程。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean,byte,char,short,int,float,long,double）、对象引用（reference类型）和returnAddrerss类型（指向了一条字节码指令的地址）。long和double类型的数据占用2个局部变量空间（Slot），其余的占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
两种异常情况：如果线程请求的栈的深度大于虚拟机多允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，抛出OutOfMemoryError异常。
1.3 本地方法栈
与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。与虚拟机栈一样，本地方法区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
1.4 Java堆
Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。被所有线程共享的一块内存区域，虚拟机启动时创建。唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。（非绝对，栈上分配，标量替换）
Java堆是垃圾回收器管理的主要区域，也被称为“GC堆”。
异常：OOM；
1.5 方法区
与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，用于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。又被称为“永久代”。可进行内存回收，主要针对常量池的回收和对类型的卸载。
异常：OOM
1.6 运行时常量池
方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
异常：OOM
1.7 直接内存
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。这部分内存会被频繁的使用，也有可能导致OOM。
Jdk1.4 中新加入了NIO类，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，他可以是用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
显然，本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是最为内存，还会受到本机总内存大小以及处理器寻址空间的限制。可能会导致OOM异常。
2.HotSpot虚拟机对象
2.1对象的创建(new关键字创建对象的过程)
虚拟机遇到一条new指令时,先检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用,并检查这个符号引用代表的泪是否已被加载、解析和初始化。若没有，则必须先执行类的加载。
类加载通过后，将为新生对象分配内存。对象所需的内存在类加载完成后便完全确定，为对象分配内存等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。两种分配方式，指针碰撞（内存规整）和空闲列表（内存不规整）。选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器决定。
除划分空间外，还需要考虑的问题是对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的。解决这种问题有两种方案，一种是对分配内存空间的动作进行同步处理-虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性；另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（TLAB）。
内存分配完成，虚拟机需要将分配的的内存空间都初始化为零值，保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋予初始值就直接使用。
接下来，虚拟机对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、独享的哈希码、对象的GC分带年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头中。
上面工作都完成之后，执行<init>方法，把对象按照程序员的设置进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。
2.2 对象的内存分布
对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头、示例数据和对齐填充。
对象头包括两部分信息，第一部分信息用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC分带年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit，官方称“Mark Word”。
对象头的另外一部分是类型指针，即对象指向他的类元数据的指针，虚拟机可以通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。若对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为Java对象的大小可以通过对象的元数据信息确定，但数组的元数据中却无法确定数组的大小。
实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是程序代码中定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录。
对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，对象头正好符合，因此，当对象实例没有对齐时，就需要对齐填充来补全。
2.3 对象的访问定位
使用句柄：Java堆中将会划分出一块内存作为句柄池，栈中reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象的示例数据与类型数据各自的具体地址信息。优点，对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，reference本身不需要修改。
指针访问：Java堆对象的布局中就要考虑如何防止访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址。节省了一次指针寻址，速度快
2.4 配置及异常
-Xms 堆的最小值
-Xmx 堆的最大值
-Xss 栈容量（虚拟机栈与本地方法栈）
-XX:PermSize 方法区
-XX:MaxPermSize 方法区最大容量
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 堆内存溢出
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 方法区溢出
3.垃圾收集器与内存分配策略
回收主要针对堆内存和方法区，第一件事就是确定这个对象哪些还活着，哪些已经死去。
3.1 对象已死吗
3.1.1 引用计数法
给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用时，计数器+1；引用失效时，计数器值-1。任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用。缺点：它很难解决对象之间相互循环引用的问题。
3.1.2 可大型分析算法
在主流的商用程序语言的主流实现中，都是通过可达性分析来判断对象是否存活的。这个算法的基本思路是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。
Java语言中，可作为GC Roots的对象包括以下几种：
虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。
方法区中类静态属性引用的对象。
方法区中常量引用的对象。
本地方法栈中JNI引用的对象。
3.1.3 引用
JDK1.2以前，Java中的引用定义很传统·：如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址，就称这块内存代表着一个引用。
JDK1.2之后，对引用进行了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用四种，强度依次逐渐减弱。
强引用：代码中普遍存在的，类似“Object obj = new Object()”这类引用，只要引用还在，垃圾回收期永远不会回收掉被应用的对象。
软引用：有用但非必要的对象。系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列入可回收范围内进行第二次回收。
弱引用：描述非必需的对象。只能生存在下一次垃圾回收之前。
虚引用：唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
3.1.4 回收方法区
主要回收两部分：废弃常量和无用的类。收益较低。
该类的所有实例已被回收
该类的类加载器已被回收
该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法
3.2 垃圾收集算法
3.2.1 标记-清除算法
算法分为标记和清除两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。不足点：一个效率问题；另一个空间问题，标记清除后会产生大量不连续的内存碎片。
3.2.2复制算法
为解决效率问题，“复制”算法出现了。它可以将内存分为大小相等的两块，每次只是用其中的一块。当这块的内存用完了，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后把已使用过的内存空间一次清理掉。
现在的商用机都采用这种手机算法来回收新生代。因为新生代的对象大部分都是朝生夕死的，所以并不需要按照1:1的比例来划分内存空间，而是将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor。当回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性的复制到另外一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。HotSpot默认Eden和Survivor的大小比例是8：1。当Survior空间不够用时，需要依赖老年代进行分配担保。
3.2.3 标记-整理算法
复制算法在对象存活率较高时要进行较多的复制操作，效率很低，还浪费空间。所以老年代一般不能直接采用这种算法。
标记-整理算法，标记过程仍与“标记-清除”算法一样。但是后续不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
3.2.4 分代收集算法
3.3 HotSpot的算法实现
GC停顿 、安全点、安全区域
