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- 注意：我们平时说的栈是指的Java栈，native method stack 里面装的都是native方法。见下文
注意：
- 方法区并不是存放方法的区域，其是存放类的描述信息(模板)的地方
- Class loader只是负责class文件的加载，相当于快递员，这个“快递员”并不是只有一家，Class loader有多种
- 加载之前是“小class”，加载之后就变成了“大Class”，这是安装java.lang.Class模板生成了一个实例。“大Class”就装载在方法区，模板实例化之后就得到n个相同的对象
- JVM并不是通过检查文件后缀是不是
.class来判断是否需要加载的，而是通过文件开头的特定文件标志
注意：
- Class loader有多种，可以说三个，也可以说是四个（第四个为自己定义的>加载器，继承 ClassLoader），系统自带的三个分别为：
- 启动类加载器(Bootstrap) ，C++所写
- 扩展类加载器(Extension) ，Java所写
- 应用程序类加载器(AppClassLoader)。
我们自己new的时候创建的是应用程序类加载器(AppClassLoader)。
import com.gmail.fxding2019.T;
public class Test{
//Test:查看类加载器
public static void main(String[] args) {
Object object = new Object();
//查看是那个“ClassLoader”（快递员把Object加载进来的）
System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
//查看Object的加载器的上一层
// error Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException（已经是祖先了）
//System.out.println(object.getClass().getClassLoader().getParent());
System.out.println();
Test t = new Test();
System.out.println(t.getClass().getClassLoader().getParent().getParent());
System.out.println(t.getClass().getClassLoader().getParent());
System.out.println(t.getClass().getClassLoader());
}
}
/*
*output:
* null
*
* null
* sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4554617c
* sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
* */
注意：
- 如果是JDK自带的类(Object、String、ArrayList等)，其使用的加载器是Bootstrap加载器；如果自己写的类，使用的是AppClassLoader加载器；Extension加载器是负责将把java更新的程序包的类加载进行
- 输出中，sun.misc.Launcher是JVM相关调用的入口程序
- Java加载器个数为3+1。前三个是系统自带的，用户可以定制类的加载方式，通过继承Java. lang. ClassLoader
注意：
- 双亲委派机制：“我爸是李刚，有事找我爹”。
例如：需要用一个A.java这个类，首先去顶部Bootstrap根加载器去找，找得到你就用，找不到再下降一层，去Extension加载器去找，找得到就用，找不到再将一层，去AppClassLoader加载器去找，找得到就用，找不到就会报"CLASS NOT FOUND EXCEPTION"。
//测试加载器的加载顺序
package java.lang;
public class String {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("hello world!");
}
}
/*
* output:
* 错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法
* */
上面代码是为了测试加载器的顺序：首先加载的是Bootstrap加载器，由于JVM中有java.lang.String这个类，所以会首先加载这个类，而不是自己写的类，而这个类中并无main方法，所以会报“在类 java.lang.String 中找不到 main 方法”。
这个问题就涉及到，如果有两个相同的类，那么java到底会用哪一个？如果使用用户自己定义的java.lang.String，那么别使用这个类的程序会去全部出错，所以，为了保证用户写的源代码不污染java出场自带的源代码，而提供了一种“双亲委派”机制，保证“沙箱安全”。即先找到先使用。
Thread类的start方法如下：
public synchronized void start() {
/**
* This method is not invoked for the main method thread or "system"
* group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
* to this method in the future may have to also be added to the VM.
*
* A zero status value corresponds to state "NEW".
*/
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
/* Notify the group that this thread is about to be started
* so that it can be added to the group's list of threads
* and the group's unstarted count can be decremented. */
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
/* do nothing. If start0 threw a Throwable then
it will be passed up the call stack */
}
}
}
private native void start0();
Thread类中竟然有一个只有声明没有实现的方法，并使用native关键字。用native表示，也此方法是系统级（底层操作系统或第三方C语言）的，而不是语言级的，java并不能对其进行操作。native方法装载在native method stack中。
- 注意：native方法不归java管，所以计数器是空的
上面图中是亮色的地方有两个特点：
- 所有线程共享（灰色是线程私有）
- 亮色地方存在垃圾回收
注意：
- 方法区：绝对不是放方法的地方，他是存储的每一个类的结构信息(比如static)
- 永久代和元空间的解释：
方法区是一种规范，类似于接口定义的规范：List list = new ArrayList();
把这种比喻用到方法区则有：
- java 7中：
方法区 f = new 永久代();- java 8中：
方法去 f = new 元空间();
注意：
- 栈管运行，堆管存储
- 栈是线程私有，不存在垃圾回收
- 栈帧的概念：java中的方法被扔进虚拟机的栈空间之后就成为“栈帧”，比如main方法，是程序的入口，被压栈之后就成为栈帧。
public class Test{
public static void m(){
m();
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("111");
//Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
m();
System.out.println("222");
}
}
/*
*output:
* 111
* Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
* */
注意：
- StackOverflowError是一个“”错误，而不是“异常”。
注意：
- HotSpot：如果没有明确指明，JDK的名字就叫HotSpot
- 元数据：描述数据的数据（即模板，也就是“大Class”）
上面的关系图的一个实例为下图：
注意：
- Java 7之前和图上一模一样，Java 8把永久区换成了元空间
- 堆逻辑上由”新生+养老+元空间“三个部分组成，物理上由”新生+养老“两个部分组成
- 当执行
new Person()；时，其实是new在新生区的伊甸园区，然后往下走，走到养老区，但是并未到元空间。
注意：
- GC发生在伊甸园区，当对象快占满新生代时，就会发生YGC（Young GC，轻量级GC）操作，伊甸园区基本全部清空
- 幸存者0区(S0)，别名“from区”。伊甸园区没有被YGC清空的对象将移至幸存者0区，幸存者1区别名“to 区”
- 每次进行YGC操作，幸存的对象就会从伊甸园区移到幸存者0区，如果幸存者0区满了，就会继续往下移，如果经历数次YGC操作对象还没有消亡，最终会来到养老区
- 如果到最后，养老区也满了，那么就对养老区进行FGC(Full GC，重GC)，对养老区进行清洗
- 如果进行了多次FGC之后，还是无法腾出养老区的空间，就会报OOM（out of Memory）异常
- from区和to区位置和名分不是固定的，每次GC过后都会交换，GC交换后，谁空谁是to区
注意：
- 整个堆分为新生区和养老区，新生区占整个堆的1/3，养老区占2/3。新生区又分为3份：伊甸园区：幸存者0区(from区):幸存者1区(to区) = 8:1:1
- 每次从伊甸园区经过GC幸存的对象，年龄会+1
注意：
- 临时对象就是说明，其在伊甸园区生，也在伊甸园区死。
- 堆逻辑上由”新生+养老+元空间“三个部分组成，物理上由”新生+养老“两个部分组成，元空间也叫方法区
- 永久代(方法区)几乎没有垃圾回收，里面存放的都是加载的rt.jar等，让你随时可用
注意
- 上面的图展示的是物理上的堆，分为两块，新生区和养老区。
- 堆的参数主要有两个：
-Xms，Xmx：
-Xms堆的初始化的大小Xmx堆的最大化- Young Gen(新生代)有一个参数
-Xmn，这个参数可以调新生区和养老区的比例。但是，这个参数一般不调。- 永久代也有两个参数：
-XX:PermSize，-XX:MaxPermSize，可以分别调永久带的初始值和最大值。Java 8 后没有这两个参数啦，因为Java 8后元空间不在虚拟机内啦，而是在本机物理内存中
//查看自己机器上的默认堆内存和最大堆内存
public class Test{
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
//返回 Java虚拟机试图使用的最大内存量。物理内存的1/4（-Xmx）
long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() ;
//返回 Java虚拟机中的内存总量(初始值)。物理内存的1/64（-Xms）
long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() ;
System.out.println("MAX_MEMORY =" + maxMemory +"(字节)、" + (maxMemory / (double)1024 / 1024) + "MB");
System.out.println("DEFALUT_MEMORY = " + totalMemory + " (字节)、" + (totalMemory / (double)1024 / 1024) + "MB");
}
}
/*
* 8
MAX_MEMORY =1868038144(字节)、1781.5MB
TOTAL_MEMORY = 126877696 (字节)、121.0MB
* */
- 注意：JVM参数调优，平时可以随便挑初始大小和最大大小，但是实际工作中，初始大小和最大大小应该是一致的，原因是避免内存忽高忽低产生停顿
- IDEA 的JVM内存配置
- 点击Run列表下的Edit Configuration
- 在VM Options中输入以下参数:
-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails。
- 运行程序查看结果
- 把堆内存调成10M后，再一直new对象，导致Full GC也无法处理，直至撑爆堆内存，查看堆溢出错误(OOM)，程序及结果如下：
GC收集日志信息详解
- 第一次进行YGC相关参数：
[PSYoungGen: 2008K->482K(2560K)] 2008K->782K(9728K), 0.0011440 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
- 最后一次进行FGC相关参数：
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2048K)] [ParOldGen: 4025K->4005K(7168K)] 4025K->4005K(9216K), [Metaspace: 3289K->3289K(1056768K)], 0.0082055 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
面试题：GC是什么（分代收集算法）
- 次数上频繁收集Young区
- 次数上较少收集Old区
- 基本不动元空间
面试题：GC的四大算法（后有详解）
- 引用计数法
- 复制算法(Copying)
- 标记清除(Mark-Sweep)
- 标记压缩(Mark-Compact)
面试题：下面程序中，有几个线程在运行
Answer:有两个线程，一个是main线程，一个是后台的gc线程。
知识点：
- JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个内存区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。因此GC按照回收的区域又分了两种类型，一种是普通GC（minor GC or Young GC），一种是全局GC（major GC or Full GC）
- Minor GC和Full GC的区别
普通GC（minor GC）：只针对新生代区域的GC,指发生在新生代的垃圾收集动作，因为大多数Java对象存活率都不高，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
全局GC（major GC or Full GC）：指发生在老年代的垃圾收集动作，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但并不是绝对的）。Major GC的速度一般要比Minor GC慢上10倍以上 (因为养老区比较大，占堆的2/3)
GC四大算法详解：
1. 引用计数法（现在一般不采用）
代码示例如下：虽然objectA和objectB都置空，但是他们之前曾发生过相互引用，所以调用system.gc（手动版唤醒GC，后台也开着自动档）并不能进行垃圾回收。并且，system.gc执行完之后也不是立刻执行垃圾回收。
注意：在实际工作中，禁用system.gc !!!
2. 复制算法(Copying)
年轻代中使用的是Minor GC（YGC），这种GC算法采用的是复制算法(Copying)。
Minor GC会把Eden中的所有活的对象都移到Survivor区域中，如果Survivor区中放不下，那么剩下的活的对象就被移到Old generation中，也即一旦收集后，Eden是就变成空的了。
当对象在 Eden ( 包括一个 Survivor 区域，这里假设是 from 区域 ) 出生后，在经过一次 Minor GC 后，如果对象还存活，并且能够被另外一块 Survivor 区域所容纳( 上面已经假设为 from 区域，这里应为 to 区域，即 to 区域有足够的内存空间来存储 Eden 和 from 区域中存活的对象 )，则使用复制算法将这些仍然还存活的对象复制到另外一块 Survivor 区域 ( 即 to 区域 ) 中，然后清理所使用过的 Eden 以及 Survivor 区域 ( 即 from 区域 )，并且将这些对象的年龄设置为1，以后对象在 Survivor 区每熬过一次 Minor GC，就将对象的年龄 + 1，当对象的年龄达到某个值时 ( 默认是 15 岁，通过-XX:MaxTenuringThreshold 来设定参数)，这些对象就会成为老年代。
-XX:MaxTenuringThreshold — 设置对象在新生代中存活的次数
年轻代中的GC,主要是复制算法（Copying）。 HotSpot JVM把年轻代分为了三部分：1个Eden区和2个Survivor区（分别叫from和to）。默认比例为8:1:1,一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区(一些大对象特殊处理),这些对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，将会被移到Survivor区。对象在Survivor区中每熬过一次Minor GC，年龄就会增加1岁，当它的年龄增加到一定程度时，就会被移动到年老代中。因为年轻代中的对象基本都是朝生夕死的(90%以上)，所以在年轻代的垃圾回收算法使用的是复制算法，复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块(from)，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法的优点是不会产生内存碎片，缺点是耗费空间。
在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。
因为Eden区对象一般存活率较低，一般的，使用两块10%的内存作为空闲和活动区间，而另外80%的内存，则是用来给新建对象分配内存的。一旦发生GC，将10%的from活动区间与另外80%中存活的eden对象转移到10%的to空闲区间，接下来，将之前90%的内存全部释放，以此类推。
上面动画中，Area空闲代表to，Area激活代表from，绿色代表不被回收的，红色代表被回收的。
复制算法它的缺点也是相当明显的:
-
- 它浪费了一半的内存，这太要命了。
-
- 如果对象的存活率很高，我们可以极端一点，假设是100%存活，那么我们需要将所有对象都复制一遍，并将所有引用地址重置一遍。复制这一工作所花费的时间，在对象存活率达到一定程度时，将会变的不可忽视。 所以从以上描述不难看出，复制算法要想使用，最起码对象的存活率要非常低才行，而且最重要的是，我们必须要克服50%内存的浪费。
3 .标记清除(Mark-Sweep)
复制算法的缺点就是费空间，其是用在年轻代的，老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。
用通俗的话解释一下标记清除算法，就是当程序运行期间，若可以使用的内存被耗尽的时候，GC线程就会被触发并将程序暂停，随后将要回收的对象标记一遍，最终统一回收这些对象，完成标记清理工作接下来便让应用程序恢复运行。
主要进行两项工作，第一项则是标记，第二项则是清除。
- 标记：从引用根节点开始标记遍历所有的GC Roots， 先标记出要回收的对象。
- 清除：遍历整个堆，把标记的对象清除。
缺点：此算法需要暂停整个应用，会产生内存碎片
标记清除算法小结：
- 1、首先，它的缺点就是效率比较低（递归与全堆对象遍历），而且在进行GC的时候，需要停止应用程序，这会导致用户体验非常差劲
- 2、其次，主要的缺点则是这种方式清理出来的空闲内存是不连续的，这点不难理解，我们的死亡对象都是随即的出现在内存的各个角落的，现在把它们清除之后，内存的布局自然会乱七八糟。而为了应付这一点，JVM就不得不维持一个内存的空闲列表，这又是一种开销。而且在分配数组对象的时候，寻找连续的内存空间会不太好找。
4. 标记压缩(Mark-Compact)
标记压缩(Mark-Compact)又叫标记清除压缩(Mark-Sweep-Compact)，或者标记清除整理算法。老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现
面试题：四种算法那个好
Answer：没有那个算法是能一次性解决所有问题的，因为JVM垃圾回收使用的是分代收集算法，没有最好的算法，只有根据每一代他的垃圾回收的特性用对应的算法。新生代使用复制算法，老年代使用标记清除和标记整理算法。没有最好的垃圾回收机制，只有最合适的。
面试题：请说出各个垃圾回收算法的优缺点
- 内存效率：复制算法>标记清除算法>标记整理算法（此处的效率只是简单的对比时间复杂度，实际情况不一定如此）。
- 内存整齐度：复制算法=标记整理算法>标记清除算法。
- 内存利用率：标记整理算法=标记清除算法>复制算法。
可以看出，效率上来说，复制算法是当之无愧的老大，但是却浪费了太多内存，而为了尽量兼顾上面所提到的三个指标，标记/整理算法相对来说更平滑一些，但效率上依然不尽如人意，它比复制算法多了一个标记的阶段，又比标记/清除多了一个整理内存的过程
难道就没有一种最优算法吗？Java 9 之后出现了G1垃圾回收器，能够解决以上问题，有兴趣自行Google。
总结：
-
年轻代(Young Gen)
年轻代特点是区域相对老年代较小，对像存活率低。
这种情况复制算法的回收整理，速度是最快的。复制算法的效率只和当前存活对像大小有关，因而很适用于年轻代的回收。而复制算法内存利用率不高的问题，通过hotspot中的两个survivor的设计得到缓解。
-
老年代(Tenure Gen)
老年代的特点是区域较大，对像存活率高。
这种情况，存在大量存活率高的对像，复制算法明显变得不合适。一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。
Mark阶段的开销与存活对像的数量成正比，这点上说来，对于老年代，标记清除或者标记整理有一些不符，但可以通过多核/线程利用，对并发、并行的形式提标记效率。
Sweep阶段的开销与所管理区域的大小形正相关，但Sweep“就地处决”的特点，回收的过程没有对像的移动。使其相对其它有对像移动步骤的回收算法，仍然是效率最好的。但是需要解决内存碎片问题。
Compact阶段的开销与存活对像的数据成开比，如上一条所描述，对于大量对像的移动是很大开销的，做为老年代的第一选择并不合适。
基于上面的考虑，老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。以hotspot中的CMS回收器为例，CMS是基于Mark-Sweep实现的，对于对像的回收效率很高，而对于碎片问题，CMS采用基于Mark-Compact算法的Serial Old回收器做为补偿措施：当内存回收不佳（碎片导致的Concurrent Mode Failure时），将采用Serial Old执行Full GC以达到对老年代内存的整理。
>* **参考：**[尚硅谷周阳视频及课件](https://www.bilibili.com/video/av75769290?p=1) >* **资料提取：**https://pan.baidu.com/s/1w-M3S8777iR4oekw7S3crA 提取码：6ea8