JAVA入门学习笔记（一）

Java语言发布于1995年5月23日，由Oak语言改名而来。

首先明确几个概念：

1. Java 技术体系有四个平台： Java Card（小内存设备）， Java ME（移动终端），Java SE（桌面级应用），Java EE（多层架构企业应用）。
2. JDK（Java Developement Kit）: 支持java程序开发的最小环境，包括Java程序设计语言、Java API类库以及Java虚拟机。
3. JRE （Java Runtime Environment）： 支持java程序运行的标准环境，包括Java API类库中的Java SE API子集和Java虚拟机。
4. Java虚拟机，目前java中的默认虚拟机是HotSpot虚拟机。

一、内存管理

虚拟机会把所管理的内存分为方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器五部分。
其中前两部分，方法区和堆是线程共享区，后三部分，两栈和程序计数器是线程隔离区。

方法区：存放常量、静态变量、类加载等数据。
堆：存放普通对象实例以及数组，是GC（Garbage Collection）的主要区域，物理可不连续，逻辑连续即可。
虚拟机栈：存放Java方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
本地方法栈：存放native方法（c接口方法）的相关信息。
程序计数器：存放当前程序执行的字节码行号信息，占用空间很小。
（Hotspot虚拟机将两个栈合二为一）

堆和栈都可能发生内存溢出和内存泄漏问题，分别会报出OutOfMemoryError和StackOverFlowError错误。

关于对象：
Hopspot虚拟机中对象在内存中的存储布局分三块区域：对象头、实例数据和对齐填充。
对象头包括存储对象自身运行时数据和类型指针（即对象指向它的类元数据指针）。
访问定位有两种方式：通过句柄访问、直接指针访问

1. 句柄池中存储的是对象的地址。

   
   
   

   通过句柄访问对象

2. reference直接存储对象的地址。

   
   
   

   通过直接指针访问对象

下面重点是垃圾收集（Garbage Collection）问题

关于垃圾回收，我们不禁要问：
哪些内存需要回收？在何时回收？如何进行回收？其实也就是判活和如何收集两个问题。

前述的线程私有的三部分（虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器）是随线程生而生，随线程灭而灭，故其一般不需要进行垃圾收集。我们需要收集的主要区域是堆。
方法区的永久代垃圾收集效率很低，主要回收废弃常量、无用的类（java堆中不存在该类任何实例或加载该类的ClassLoader已被回收或该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用）。

• 判活问题，“已死”的对象需要回收。判断方法有引用计数算法、可达性分析算法（从GC Roots对象作为起点，向下搜索，路径为引用链，不可达的对象即为不可用，但并非非死不可。GC Root对象包括：虚拟机栈中引用的对象、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）。
  可达性分析后不可达则进行第一次标记，此后只有一个finalize()方法是此对象逃脱死亡的最后机会。
  对于Hopspot虚拟机，判活需要用到枚举根节点算法（这里有话说）。

• 下面是堆垃圾回收问题，也是最重要的部分：

1. 分区：堆可分为新生代和老生代，其中新生代区又可分为Eden空间、From Survivor区和To Survivor区。
   以及可能分出多个线程私有的分配缓冲区（TLAB）。与此相对，仅在Hotspot虚拟机中，方法区被称为永久代。
2. 垃圾收集算法：

• 标记-清除算法
• 复制算法
• 标记-整理算法
• 分代收集算法

3. Hotspot垃圾收集器：

• Serial收集器（新生代，单线程）

• Serial Old 收集器（老年代，单线程）

• ParNew 收集器（新生代，Serial的多线程版本）

• Parallel Scavenge 收集器（新生代，并行多线程，控制吞吐量，使用复制算法）

• Parallel Old 收集器（老年代，多线程，使用标记-整理算法）

• CMS 收集器（老年代，第一款并发收集器，目标获取最短回收停顿时间，使用标记-清除算法）

• G1 收集器（新老年分代收集，并行与并发，空间整合，可预测停顿）
  这里有两个概念：
  并行（Parallel）：多条垃圾收集线程并行工作，此时用户线程仍处于等待状态。
  并发（Concurrent）：用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定并行，可能会交替执行），用户程序在继续运行，而垃圾收集程序在另一cpu运行。

  

  Hotspot 虚拟机收集器

简单描述一下对象的回收（GC）过程：

年轻代中的对象基本都是朝生夕死的(80%以上)，所以在年轻代的垃圾回收使用的是复制算法。
1. 对象一般在新生代Eden区中分配，若Eden空间不够，则发起一次新生代GC（Minor GC）。当然大对象可以直接分配在老年代。
2. 若对象在Eden出生并经过一次GC后还能存活，则会被移动到To Survivor区，当然这得在To Survivor区空间足够这个对象。此时，在Survivor区中每经过一次GC，对象就会“增加一岁”。
3. 若对象在From Survivor区，且当对象的年龄达到某个值（可手动配参数设置）或者Survivor空间中相同年龄的对象大小总和大于其一半时，From Survivor区的该对象或年龄大于等于该年龄的对象直接进入老年代。未达到阈值的则转入To Survivor区。
4. 经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。
5. 随后From Survivor区和To Survivor区互换，相当于清空To Survivor区。重复之前GC过程，若To Survivor区被填满，则全部移入老年代。

如有错误，敬请指正～