JVM学习笔记

1、JVM虚拟机将内存数据分为：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、Java堆和方法区等部分。

• 程序计数器：用于存放下一条运行的指令；各线程私有
• 虚拟机栈和本地方法栈用于存放函数调用堆栈信息；虚拟机栈为线程私有，
• JAVA堆用于存放JAVA程序运行时所需的对象等数据
• 方法区用于存放程序的类元数据信息。

2、虚拟机栈，通过栈帧保存上下文数据，在栈帧中与性能调优最为密切相关的是局部变量表。局部变量表用于存放方法的参数和方法的内部局部变量。虚拟机栈用来管理Java函数的调用

3、本地方法栈，用于管理本地方法的调用。本地方法不是用java实现的，而是用C实现的。和虚拟机栈一样都会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。

4、Java堆，几乎所有的对象和数组都是在队中分配内存的。Java堆分为新生代和老年代两个部分。

新生代分为eden,s0(from space),s1(to space)，老年代为tenured

5、方法区，与堆空间类似，JVM中所有的线程共享。主要保存类的元数据（类型信息、常量池、域信息、方法信息）。方法区也可以成为永久区，主要存放常量和类的定义信息。

6、JVM内存分配参数

• -Xmx 最大堆内存，指新生代和老年代大小之和的最大值，是Java应用程序的堆上限。
• -Xms 最小堆内存，即JVM启动时候占用的操作系统内存大小。
• -Xmn 设置新生代大小。一般设置为整个堆内存的1/4至1/3左右。
• -XX:NewSize 用于设置新生代的初始化大小，-XX:MaxNewSize用于设置新生代的最大值。 通常只需设置-Xmn即可，设置-Xmn的效果等同于设置了同样大小的-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize。若两者设置不同，则可能会导致内存震荡。
• -XX:MaxPermSize 设置持久代最大值，-XX:PermSize 设置持久代初始化大小。持久代的大小直接决定了系统可以支持多少个类定义和多少常量。一般情况64MB的持久代即可满足需求，超过128MB，则需要对系统进行优化。
• -Xss 设置线程栈大小。如果系统需要大量线程并发执行，那么设置一个较小的堆和较小的栈，有助于提高系统所能承受的最大线程数。
• -XX:SurvivorRatio 用来设置新生代中eden和s0空间的比例关系，s0和s1空间大小相同，职能一样，并在Minor GC后，会互换角色。
• -XX:NewRatio=老年代/新生代，用来设置老年代和新生代的比列关系
• -XX:+PrintGCDetails 打印堆的实际大小。
• -XX:MinHeapFreeRatio，设置堆空间最小空闲比列。当堆空间的空闲内存大小小于这个数值时，JVM便会压缩空间，得到一个较小的堆。
• -XX:TargetSurvivorRatio，设置survivior区的可使用率。当survivior区的空间使用率达到这个数值时，会将对象送入老年代。

7、垃圾回收算法与思想

• 引用计数法，引用加1，引用失效减1。由于无法处理循环引用的问题，引用计数法不适合用于JVM的垃圾回收。
• 标记-清除算法（Mark-Sweep）,现代垃圾回收算法的思想基础。将垃圾回收分为标记阶段和清除阶段。先通过根节点标记所有的可达对象，然后清除所有的不可达对象，完成垃圾回收。缺点是回收的空间是不连续的，不连续的内存空间的工作效率要低于连续的空间。
• 复制算法（Copying) ，将原有的内存空间分为2块，每次只使用其中的一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后清除正在使用的内存块中的所有对象，交换2个内存的角色，完成垃圾回收。在Java的新生代串行垃圾回收器中，使用了复制算法的思想。复制算法比较适用于新生代，因为在新生代，垃圾对象通常会多余存活对象，复制算法的效果会比较好。
• 标记-压缩算法（Mark-Compact）适用于老年代的回收算法，在标记清除的基础上做了优化。从根节点开始，对所有可达对象做一次标记，然后将所有的存活对象压缩到内存的一端，之后清理边界外的所有空间，避免了碎片的产生，又不需要两块相同的内存空间，因此，性价比较高。
• 增量算法，垃圾收集线程和应用线程交替进行，避免因垃圾回收时间过长而导致应用长时间挂起（Stop the World）。但是因为线程切换和上下文转换的消耗，会使得垃圾回收的总体成本上升，造成系统吞吐量的下降。
• 分代算法。将内存区间根据对象的特点分成几块，根据每块内存区间的特点使用不同的回收算法，以提高垃圾回收的效率。新生代使用复制算法，老年代使用标记-压缩算法。

8、垃圾收集器的类型

• 按线程数，分为串行垃圾回收器和并行垃圾回收器
• 按工作模式，分为并发式垃圾回收器和独占式垃圾回收器
• 按碎片处理方式，可分为压缩式垃圾回收器和非压缩式垃圾回收器
• 按工作的内存区间，可分为新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器

9、评价GC策略指标

• 吞吐量：应用程序的生命周期内，应用程序所花费的时间和系统总运行时间的比值，系统总运行时间=应用程序耗时+GC耗时。
• 垃圾回收器负载：和吞吐量相反，GC的耗时和系统运行总时间的比值
• 停顿时间：
• 垃圾回收频率：一般来说，对于固定的应用而言，垃圾回收器的频率应该是越低越好。通常增大堆空间可以有效的降低垃圾回收发生的频率，但可能会增加回收产生的停顿时间。