JAVA：【基础四】JVM

1. 谈一下对jvm的理解

   1. jvm是存在于操作系统上(Linux,Windows,Mac)的
   2. java程序是跑在jvm上的
   3. jvm是用c语言实现的
   4. 安装JRE即包含安装了jvm环境，如果只是跑程序不需要安装jdk
   5. jvm一共有三种：
      1. sun公司的Hotspot，可通过java -version查看当前jvm版本
      2. IBM的J9VM JIT编译器
      3. BEA的 JRockit

2. jvm的体系结构

   1. JVM模型
   2. class loader：类加载器
   3. 根据《Java 虚拟机规范》中的说法，Java 虚拟机的内存结构可以分为【公有】和【私有】两部分。

      1. 私有指的是每个线程的私有数据，包括：PC寄存器、Java 虚拟机栈、本地方法栈。

      2. 公有指的是所有线程都共享的部分，指的是 Java 堆、方法区、常量池

3. Class Loader类加载器【重要！】

   1. 类加载器工作流程

   2. 类加载器作用
      1. 加载编译后的class文件
      2. 加载后生成【可实例化对象实例的class模版类对象】

         1. // carClass即为类模版对象
            Class carClass = Car.class;
            Car car = carClass.newInstance();

      3. 根据类模板对象【实例化对象】(new  对象)
      4. class模版类对象 与 普通类对象区别：
         1. 一个class文件对应一个class模板类对象，即不管Car.class执行多少个carClass，这些carClass都是同一个class模板对象
   3. java类加载器的类型
      1. Bootstrap Loader：启动类加载器，也叫根加载器，其可加载到的类对应jre环境中rt目录下的jar包
      2. ExtClassLoader：扩展类加载器，其可加载到的类对应jre环境中EXC目录下的jar包
      3. AppClassLoader：应用程序加载器，即开发人员自定义的类，这些类会生成对应的应用程序加载类，比如Student加载类
   4. 类加载器的加载机制
      1. 双亲委派机制：
         1. jvm接收到加载class文件的请求
         2. 先使用【启动类加载器】加载该class文件，如果需要加载的类的全包名在rt下存在，则使用启动类加载器加载rt下的类
         3. 再使用【扩展类加载器加载】
         4. 最后【使用应用程序加载器】
         5. 比如：新建一个 java.lang.String类，但是该类与【启动类加载器】中的String类重包且重名，则此时使用String类时，就会使用rt下的String类
      2. 沙箱安全机制
         1. 目的：防止恶意代码被执行
4. native关键字
   1. 凡是带了native关键字的方法，说明这java的作用范围达不到了，会去调用底层C语言的库；
   2. 凡是带了native关键字的，会进入native本地方法栈，然后调用本地方法接口【JNI-Java native interface】
   3. JNI作用：扩展Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用，比如C、C++
5. 程序结束器【线程独有】
   1. 每个线程都有一个程序计数器，作用是记住当前线程执行的位置。
6. 方法区【全局共享】
   1. 方法区可以看成是一个接口，对于方法区的实现，不同虚拟机中策略也不同。以我们常用的HotSpot虚拟机为例，其设计团队使用永久带来实现方法区，并把GC的分代收集扩展至永久带
   2. 方法区中保存：
      1. JDK1.6
      2. JDK1.7
      3. JDK1.8

7. 栈【线程独有】

   1. 栈：首先是一种数据结构。
      1. 栈、多线程、方法的关系
         1. 可以将栈看成一个桶，固放入到栈中的东西总是【先入后出】
         2. 一个线程对应一个独立的栈内存，栈中包含多个方法【即栈帧】，当前方法执行结束时，当前栈帧就会被弹出栈内存，从而继续进行下一个栈帧的运行。

            

         3. 如果在main方法中存在多线程，那么内存模型如下。这样就保证了各个线程之间互不影响
   2. 为什么main方法先执行，但总是最后结束？
      1. 先将main方法放到栈中
      2. 如果在main方法中调用A方法，于是将A方法也放入栈中，压在main方法上
      3. 如果在A方法中也调用B方法，同理将B方法也放入栈中，压在A方法上
      4. 当B方法执行完成后，将B方法弹出栈
      5. 接着继续执行A方法，当A方法执行结束时，将A方法弹出栈
      6. 接着继续执行main方法，当main方法执行结束时，将main方法也弹出栈，至此，main方法执行结束
   3. 栈的生命周期和线程同步，线程结束，占内存也被释放了。固栈中不存在垃圾回收问题
   4. 栈里面存储哪些东西
      1. 属于八大基本类型的局部变量的值（String、类等属于引用类型，固栈中不存放String）【存在于栈帧中】
      2. 属于引用类型的局部变量的引用(该引用指向的对象分配在了堆中)【存在于栈帧中】
      3. 实例的方法【栈帧本身】
   5. 如果栈中线程的深度 > 栈允许的总深度：StackOverFlowError【属于错误，错误会使程序停掉】

8. 堆(Heap)

   1. 堆：先进先出，FIFO~>first into first out
   2. 一个jvm只有一个堆
   3. 堆内存大小是可以调节的
   4. 类加载器加载了class文件后，会向堆中存放哪些东西呢
      1. 几乎所有的对象实例对象和数组都在堆中分配
      2. 属于八大基本类型的成员变量，其引用和值均存在堆中的类对象里面（String、类等属于引用类型，固栈中不存放String）
      3. 属于引用类型的成员变量，其引用和对象 均存在堆中的类对象里面
      4. 综合2和3来说，不管成员变量是基本类型还是引用类型，其引用、值或者是对象均存在与堆中
      5. jdk1.7以后，还保存了字符串常量池和静态变量
      6. 垃圾回收主要就是作用于这里的
9. 堆中备份为三个区域
   1. 
   2. 堆中垃圾回收机制：Minor GC和Major GC区别
      1. Minor GC：简单理解就是发生在年轻代的GC。三步（复制--清空--互换）
      2. Major GC又称为Full GC。当年老代空间不够用的时候，虚拟机会使用“标记—清除”或者“标记—整理”算法清理出连续的内存空间，分配对象使用。
   3. 新生代【Young】
      1. 新生区占对空间的1/3，包含：伊甸园区【Eden Space】、Survivor From区、Survivor To区，其比例为8:1:1
      2. 伊甸园区：Java大部分新创建的对象都会被分配在伊甸园区，如果对象太大则会直接分配到老年区，当伊甸园区的内存不够时，会触发Minor GC复制算法的GC回收对象
      3. 新生区的处理机制：
         1. 第一次Yong GC(Minor GC)后，Eden区还存活的对象复制到Surviver区的“To”区，“From”区还存活的对象也复制到“To”区，
         2. 再清空Eden区和From区，这样就等于“From”区完全是空的了，而“To”区也不会有内存碎片产生，
         3. 等到第二次Yong GC时，“From”区和“To”区角色互换，很好的解决了内存碎片的问题。
         4. 对象在Survivor区中每“熬过”一次GC，年龄就会+1。待到年龄到达一定岁数(默认是15岁)，虚拟机就会将对象移动到年老代
   4. 老年代【Old】
      1. 主要存放应用程序中生命周期长的内存对象
      2. 老年代的对象比较稳定，所以MajorGC不会频繁执行
      3. MajorGC采用标记清除算法:首先扫描一次所有老年代，标记出存活的对象，然后回收没有标记的对象。MajorGC的耗时比较长，因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片，为了减少内存损耗，我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的时候，就会抛出OOM (Out of Memory)异常
   5. 永久区【Perm，JDK1.7以前】
      1. 内存的永久保存区域，主要存放Class 和Meta (元数据)的信息
      2. GC不会在主程序运行期对永久区域进行清理。所以这也导致了永久代的区域会随着加载的Class 的增多而胀满，最终抛出OOM异常。
   6. 元空间【jdk1.8及以后】
      1. 在jdk1.8以后，jvm使用元空间替代了永久区，固1.8的jvm模型如下：
      2. 区别：元空间的内存使用的本地的物理内存，不再使用jvm的堆内存
      3. 元空间保存：类信息、运行时常量池