JVM

JVM结构

总体上JVM由类装载子系统、运行时数据区、执行引擎和内存回收系统组成。其中我们最关心的是运行时数据区，即JVM内存部分，由直接内存、方法区、Java堆、Java虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器组成。

JVM结构示意图

1.1 运行时数据区
方法区
存储已加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
Java堆
JVM管理的内存中最大的一块，存储对象实例和数组。内部会分为线程私有的分配缓冲区。物理上不必连续，但逻辑上必须连续。是GC重点回收区域。
方法区
存储已加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译的Java代码。
直接内存
不受JVM管理。避免在Java堆和Native堆中来回复制数据，在一些场景中显著提高性能。
Java虚拟机栈
是Java执行方法的内存模型。每个方法被执行的时候会创建一个栈桢，方法的执行过程就是栈桢入栈和出栈的过程。栈桢中保存了局部变量表（方法执行过程中的所有变量）、动态链接（栈桢在运行时常量池中的引用）、操作数栈（操作变量的内存模型）、方法出口（返回值）。
本地方法栈
与虚拟机栈不同的是，虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，本地方法栈为虚拟机使用到的本地方法服务。
程序计数器
指向当前线程正在执行的Java字节码指令。
1.2 堆内存的划分
Java堆的内存划分为新生代Eden，老年代Old Menory，永久代Perm。JDK8中Perm被取消，用MetaSpace代替，存放在本地内存中，是对JVM中方法区的实现。

堆内存的划分

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垃圾回收机制

1. GC判断策略
   1.1 引用计数法
   堆中的每个对象都会有一个引用计数。当一个对象被创建的时候，就被分配给一个变量，该变量的计数设置为1。当任何其他变量被设置为这个对象的引用时，计数加1。当引用这个对象的任何变量超过生命周期或者设置为新值时，计数减1。当计数为0时，对象实例可以当作垃圾收集。
   优点：引用计数收集器可以很快的执行，交织在程序运行中。对程序需要不被长时间打断的实时运行环境有利。
   缺点：不能检测出循环引用，当对象存在循环引用时，对象永远不会被回收。
   1.2 可达性分析 GC Root
   从GC Root开始向下查找引用节点，当一个节点不存在任何引用链时，将被判定为无用的对象。
   可以作为GC Root的对象包括以下几种：
   a. 方法区中的静态变量引用对象
   b. 方法区中的常量引用对象
   c. 虚拟机栈中引用的对象（栈桢中的局部变量表）
   d. 本地方法栈中的JNI（Native方法）引用
   1.3 Java中的引用
   强引用：
   在程序中普遍存在，类似Object obj = new Object()这类引用，只要强引用存在，对象永远不会被回收。
   软引用：
   描述一些有用但是非必需的对象。在系统将要发生内存溢出异常之前，会将这些对象纳入回收范围，并进行二次回收。如果回收了这些对象仍然没有足够的内存，则会抛出异常。
   弱引用：
   描述非必需对象，强度比软引用更弱。这些对象只能存活到下一次GC之前。当发生GC的时候，无论内存够不够用，都会回收这些对象。
   虚引用：
   最弱的一种引用关系。虚引用的存在完全不会对生存时间造成影响，也不能通过虚引用获得任何实例。它的作用是在对象被回收时收到一个系统通知。
   1.4 对象死亡（被回收）前的最后阶段
   对象被纳入回收范围，但不一定是“非死不可”的，在回收前还会进行最后一次检查。
   第一次标记：可达性分析后对象不存在任何引用，将进行第一次标记；
   第二次标记：检查对象是否有必要进行 finalize()，在 finalize()中如果没有重新建立链接，则将进行第二次标记。
   两次标记后将进行回收。
   1.5 方法区如何判断是否需要回收
   方法区的回收内容有：废弃常量和无用的类。对于废弃常量，可以直接通过可达性分析来判定，无用的类还要满足三个条件：

该类的所有实例都被回收，即在Java堆中没有该类的实例；
加载该类的 ClassLoader被回收；
该类对应的Java.lang.class在任何地方没有被引用，即在任何地方不能通过反射访问该类

2. 常用的垃圾回收算法
   2.1 标记清除算法
   通过可达性分析标记无用的对象，然后进行回收。
   优点：速度快，不需要对对象进行移动。
   缺点：会造成内存碎片，导致频繁的垃圾回收。
   2.2 复制算法
   将内存分为多个区，每次GC的时候将存活的对象复制到空闲区，然后清除该区，
   优点：不会造成内存碎片
   缺点：浪费内存空间
   2.3 标记整理算法
   对对象进行标记后，清除无用的对象，将存活的对象移动到内存的一端。
   优点：不会造成内存碎片
   缺点：效率较低
   2.4 分代回收算法
   将内存分为新生代和老年代两个区，堆之外还有一个永久代，新生代每次GC只有少量的对象存活，老年代每次GC只有少量的对象死去。根据每个区不同的特点采用不同的垃圾回收算法。
   新生代垃圾回收算法：
   采用复制-清除算法，因为新生代中每次GC都要回收大部分对象，只有小部分能够存活下来。新生代被分为一个较大的Eden区和两个较小的Survivor（S0，S1）区，默认比例为8:1:1。每次使用Eden区和一个Survivor区，将存活下来的对象复制到未使用的Survivor区，并清除Eden区和已使用的Survivor区。当Survivor满了以后将存活的对象移到老年代。当老年代也满了的时候，出发full GC。
   新生代发生的GC也叫Minor GC，不一定等Eden区满了才触发。
   老年代垃圾回收算法：
   采用标记-整理算法，因为老年代每次GC只会回收少量对象。

3. GC是什么时候触发的？
   由于对象进行了分代处理，所以GC发生的区域和时间是不一样的。GC有两种类型：young GC和full GC
   3.1 young GC

4. 类加载器