Java 最佳实践(一)
一、JVM
1. Jvm的体系结构？
包括： 类装载器(class loader subsystem)子系统、运行时数据、执行引擎(execution engine)。
说明：
jvm实例是一个进程，对应了一个独立运行的java程序；
执行引擎实例对应一个用户线程。
2. Jvm内存组成？(运行时数据)
a. 堆内存
运行时动态分配实例对象和数组，栈存放对象引用；
线程共享；
GC回收；
b. 栈内存
存储方法状态 如局部变量、方法参数、返回值等；
线程隔离；
执行方法先添加栈帧，执行完就出栈；
StackOverflowError,OutOfMemoryError.
c. Native栈
功能与栈相同；
每次调用本地方法，另起一个本地栈;
例如： JavaMethod -> JavaMethod -> CMethod -> CMethod -> JavaMethod -> JavaMethod.
d. 方法区
类加载.class文件后，存放 类型信息、属性、方法、静态或final常量；
线程共享；
e. 寄存器
pc程序计数器(记录下一个程序执行位置)；
optop操作数栈顶指针(记录Java栈区的指针)；
说明：
直接内存说明：
直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分。通过Native函数库直接分配的堆外内存，然后通过存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。
3. 类装载器
a. 类加载过程
加载(Loading) 查找class字节码文件，直接的父类和接口都会加载到字节数组中；
链接(Linking)（a）检查：检查载入的class文件数据的正确性 （b）准备：给类的静态变量分配存储空间 （c）解析：将符号引用转成直接引用
初始化(init) 对静态变量、静态代码执行初始化操作。
b. 类加载实现原理
JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述(继承关系)：
①Bootstrap ClassLoader
负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++实现，不是ClassLoader子类
②Extension ClassLoader
负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包
③App ClassLoader
负责记载classpath中指定的jar包及目录中class
④Custom ClassLoader
属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader
加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查，只要某个classloader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。
双亲委派模型
某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。
优势：
保证类加载器与类的唯一性，安全性
双亲委派模型的系统实现：
在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，先检查是否已经被加载过，若没有加载则调用父类加载器的loadClass()方法，若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父加载失败，则抛出ClassNotFoundException异常后，再调用自己的findClass()方法进行加载。
4. 执行引擎
将字节码文件转换成jvm可以识别的指令；
解释器：一条一条的读取，解释并执行字节码指令；
即时(Just-In-Time)编译器：为了弥补解释器的缺点，在合适的时候，将常用的方法编译成本地代码。
。因此，内置了JIT编译器的JVM都会检查方法的执行频率，如果一个方法的执行频率超过一个特定的值的话，那么这个方法就会被编译成本地代码。
二、GC
1. 判断对象是否存活的算法？
a. 引用计数算法
原理： 为每个对象增加一个引用计数器，当计数器为0，代表对象已经死亡；
问题：很难解决循环引用问题。
b. 可达性分析算法
原理： 它的基本思想是通过一系列被称为“GC Root”的对象为起点，从这个起点向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当某个对象不在任何引用链上时，则说明这个对象不可能再被使用。
GC Root包括以下几种对象：
1. 虚拟机栈中引用的对象；
2. 本地方法栈中JNI引用的对象；
3. 方法区中类静态成员变量引用的对象；
4. 方法区中常量引用的对象；
2. 内存分配和回收策略
目前为止，jvm已经发展处三种比较成熟的垃圾收集算法：1.标记-清除算法；2.复制算法；3.标记-整理算法；4.分代收集算法
1． 标记-清除算法
这种垃圾回收一次回收分为两个阶段：标记、清除。首先标记所有需要回收的对象，在标记完成后回收所有被标记的对象。这种回收算法会产生大量不连续的内存碎片，当要频繁分配一个大对象时，jvm在新生代中找不到足够大的连续的内存块，会导致jvm频繁进行内存回收(目前有机制，对大对象，直接分配到老年代中)
2． 复制算法
这种算法会将内存划分为两个相等的块，每次只使用其中一块。当这块内存不够使用时，就将还存活的对象复制到另一块内存中，然后把这块内存一次清理掉。这样做的效率比较高，也避免了内存碎片。但是这样内存的可使用空间减半，是个不小的损失。
3． 标记-整理算法
这是标记-清除算法的升级版。在完成标记阶段后，不是直接对可回收对象进行清理，而是让存活对象向着一端移动，然后清理掉边界以外的内存
4． 分代收集算法
当前商业虚拟机都采用这种算法。首先根据对象存活周期的不同将内存分为几块即新生代、老年代、永久代，然后根据不同年代的特点，采用不同的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都有大量对象死去，只有少量存活，所以选择了复制算法。而老年代中因为对象存活率比较高，所以采用标记-整理算法(或者标记-清除算法)
GC的执行机制
由于对象进行了分代处理，因此垃圾回收区域、时间也不一样。GC有两种类型：Scavenge GC和Full GC。
Minor GC
一般情况下，当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Minor GC，对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区。然后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对年轻代的Eden区进行，不会影响到年老代。因为大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，所以Eden区的GC会频繁进行。因而，一般在这里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能尽快空闲出来。
Full GC
对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC因为需要对整个堆进行回收，所以比Minor GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于FullGC的调节。有如下原因可能导致Full GC：
1.年老代（Tenured）被写满
2.持久代（Perm）被写满
3.System.gc()被显示调用
4.上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化
永生代(Permanent Space)为方法区
三、synchronized
四、内存泄漏和内存溢出区别
内存泄漏： memory leak，是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，多次泄漏导致内存被耗光。
例子：
1. 数据库连接，网络连接，IO连接等没用显式调用Close关闭，会导致内存泄漏；
2. 监听器的使用，在是否对象的同时没用相应删除监听器的时候也可能导致内存泄漏；
内存溢出： out of memory,是指程序申请内存时，没有足够的内存空间供其使用。
