JVM全网最全最精炼的总结

1. JVM运行机制

1.1 架构

1.2 运行过程

1.Java源文件被编译器编译成字节码文件。
2. jvm将字节码文件编译成相应的操作系统的机器码。
3.机器码调用相应操作系统的本地方法库执行相应的方法。

2. 多线程

虚拟机线程： 虚拟机线程在jvm到达安全点时出现
服务周期线程： 通过定时器调度线程来实现周期性操作的执行
GC线程： GC线程支持JVM中不同的垃圾回收活动
编译器线程： 编译器线程在运行时将字节码动态编译成本地机器码，是jvm跨平台的具体实现
信号分发线程： 接收发送到jvm的信号并并调用jvm方法

3. jvm的内存区域

3.1 线程私有区域

线程计数器： 线程私有，无内存溢出问题
虚拟机栈： 线程私有，描述Java方法的执行过程

本地方法区： 线程私有

3.2 线程共享区域

堆： 运行时数据区，线程共享（创建对象和产生数据都在堆中）
方法区： 线程共享

3.3 直接内存（堆外内存）

避免在Java堆和Native堆中来回复制数据带来的资源占用和性能消耗

4. jvm的运行时内存（jvm堆）

4.1 新生代（默认占1/3堆内存）

Eden区： 新创建的对象。内存不足时触发MinorGC进行垃圾回收
ServivorTo区： 保留上一次MinorGC时的幸存者
ServivoreFrom区： 准备再一次GC，利用复制算法

4.2 老生代（默认占2/3堆内存）

存放长生命周期的对象或大对象。触发的是MajorGC，采用标记清楚算法。

4.3 永久代

存放Class和Meta（元数据）的信息。GC不会清理。因此会导致class文件过多，会抛出out of memory
Java8优化:讲类的元数据放入本地内存，将常量池和类的静态变量放入Java堆中。

5. 垃圾回收与算法

5.1 如何确定垃圾

引用计数算法 ：
为对象添加引用时加1，删除时减1。计数器为0时回收。互为引用时无法被回收。
可达性分析：
定义一些GC Roots对象，这些对象做为起点向下搜索，如果对象之间没有可达路径，成为不可达，将被回收。

5.2 回收算法

标记清除算法 ：
标记所有人对象，清除可回收。效率低。
可被回收小对象多，碎片多，大对象无法使用连续内存。
复制算法 ：
不被清除的复制到区域2，然后之间删除所有区域1。效率高，易实现。
同一时刻只能一个内存区域可用，内存空间被压缩到一半。浪费内存。
标记整理算法：
结合前两种算法。标记后移到内存的另一端，然后清除该端对象并释放内存。
分代收集算法 ：
新生代，复制算法
老生代，标记清除法
永生代，对象到达15时，被移入
分区收集算法 ：
将堆划分成连续的大小不同的小区域，对每个小区域单独处理，灵活使用内存和释放内存。根据系统可接受的系统停顿时间。

6. 四种引用类型

6.1 强引用

一个人对象赋给引用变量。可达性。不会GC。回造成内存泄露

6.2 软引用

SoftReference类实现。内存空间不足时对象将被回收

6.3 弱引用

WeakReference类实现。垃圾回收过程一定回被回收。

6.4 虚饮用

PhantomReference类实现。用于跟踪对象垃圾回收状态

7. 垃圾收集器

7.1 新生代

Serial，单线程复制算法：
垃圾回收时需要停止工作线程
复制算法，简单，高效。在Client模式下默认。
ParNew，多线程复制算法：
垃圾回收需要停止工作线程
默认开启和CPU数一样的线程数。可设置。在Server模式下默认的。
Parallel Scavenge，多线程复制算法 ：
优化吞吐量，可自适应调节策略。高效利用CPU
三个参数：停顿时间，吞吐大小，自适应是否开启

7.2 老生代

Serial Old，单线程，标记整理算法 ：
生命周期的特点基于标记整理算法。Client模式下默认的。
新生代Serial的未被收集的，到老生代的Serial
Parallel Old，多线程标记整理算法 ：
根据生命周期为特点。优先考虑系统吞吐量，其次考虑停顿时间。
新生代Parallel完后，搭配老生代Parallel
CMS，多线程标记清除算法：
目的 ：
达到最短的垃圾回收停顿时间，即便在多线程并发下提高系统的稳定性

过程 ：
初始标记：只标记和GC Roots直接关联的对象，需暂停所有工作。
并发标记：执行GC Roots跟踪标记过程，不需要暂停
重新标记：垃圾回收过程中改变的，需暂停
并发清除：执行清除，不需暂停

7.3 Ｇ1，多线程标记整理算法

将堆内存划分为大小固定的几个独立区域，跟踪区域GC进度，维护一个优先级列表。
最长时间，最多垃圾。确保在有限时间内获得最高垃圾收集销效率
可精确控制回收效率，不牺牲吞吐量的前提下实现短暂停顿垃圾回收

8. Java网络编程

8.1 阻塞I/O

用户线程发出I/O请求后，内核会检查数据是否就绪，此时用户线程一直阻塞等待内存就绪。

8.2 非阻塞I/O

无需阻塞马上返回结果，如果为false，则稍后再发起I/O

8.3 多路复用I/O

selector线程不断轮询多个socket状态
优势 ：
Java NIO在用户每个线程都通过selector.select（）查询当前通道是否有事件到达，如果没有，则用户线程会一直阻塞。而多路复用复用一个线程管理多个socket通道，触发时才通知用户线程进行I/O读写
非阻塞IO模型在每个用户线程中都进行socket状态检查，而多路复用在系统内核中进行socket状态检查
劣势 ：
事件响应体很大时，selector线程会成为瓶颈。实际应用中不建议做复杂逻辑，只做数据的接受和转发。

8.4 信号驱动IO模型

用户发起IO请求时，系统会为该请求对应的Socket注册一个信号函数。去执行其他的。数据就绪时函数调用IO写操作完成IO请求。

8.5 异步IO模型

用户线程发起一个asynchronous read操作到内核。
内核返回状态。
内核等待数据准备完成并复制到用户线程。
收到信号即完成。
无阻塞，都在内核中自动完成。

8.6 Java IO

5个类：File，OutputStream，InputStream，Writer，Reader
1个接口：Serializable
阻塞式。
面向流。

8.7 Java NIO

Channel通道 ： 双向的
Buffer缓冲区 ： 容器，数据必须经过，再写到channel上
Selector选择器： 检测channel上是否发生IO，并对IO进行响应和处理。
1对多个channel： 避免线程资料浪费和多线程之间上下文切换开销，提高并发量。

非阻塞式： 面向缓冲区，数据可前后移动，应用于数据的粘包、拆包

9. jvm类加载机制

9.1 加载阶段

 1 加载  
     读取class文件。  
        在堆中创建class对象。  

 2 验证  
     class文件符合当前虚拟机的要求  
 3 准备  
     分配内存空间。  
        设定变量的初始值。  

 4 解析  
     jvm会将常量池的符号引用替换为直接引用  
 5 初始化  
     通过执行类构造器的client方法为类进行初始化  

9.2 双亲委派机制

 核心是保障类的唯一性和安全性  

9.3 OSGI

 动态化模块化系统的一系列规范。  
    实现热插拔功能  

 动态发现其他组件的功能，更好的协调工作。  
 模块化开发的规范。  
    规范所依赖的服务与架构。