【JVM】JVM执行流程 && JVM类加载 && 垃圾回收机制等
目录
1、JVM是什么？
2、JVM的执行流程（能够描述数据区5部分）
3、JVM类加载过程
4、双亲委派机制：描述类加载的过程
问题1：类加载器
问题2：什么是双亲委派模型？
问题3：双亲委派模型的优点
5、垃圾回收机制（重要，针对的是堆）
问题1：判定对象死亡的算法
问题2：垃圾回收的过程？
问题3：垃圾回收算法
问题4：垃圾回收器（7种）
6、强引用、软引用，弱引用、软引用？
1、JVM是什么？
JVM是个虚拟机，Java所有的程序都运行在JVM中；JVM是一个规范。HotSpot是目前使用最广泛的虚拟机，也就是JVM其中的一个实现。
类似于：教育部现在制定了大学生培养的一个标准，这就是一个规范，然后各个大学根据这个规范去制定自己的培养准则，这就是它的一个实现。
2、JVM的执行流程（能够描述数据区5部分）
红色的是内存共享的，黄色的是和线程相关的，都是线程私有的。
编号2：问题：new出来的对象都在堆中，那对象是不是也会溢出?
演示一下OOM异常（OutOfMemory）堆内存占满
分别表示堆的最大内层和起始内存， 设置堆的最大值和启动值都是20M。
Java堆内存的OOM异常是实际应用中最常见的内存溢出情况。当出现Java堆内存溢出时，异常堆栈信息"java.lang.OutOfMemoryError"会进一步提示"Java heap space"。当出现"Java heap space"则很明确的告知我们，OOM发生在堆上，出现了堆内存占满的情况，一般通过
优化堆内存大小的方式解决。
堆溢出：配置-Xmx20m -Xms20m栈溢出：配置-Xss。
编号3：Java虚拟机栈
编号4：本地方法栈（线程私有）：工作原理和Java虚拟机栈相同，不过 Java 虚拟机栈是给 JVM 使用的，而本地方法栈是给本地方法使用的，记录的是本地方法的调用关系。
编号5：程序计数器（线程私有）：记录当前线程的方法执行到哪一行了。
执行引擎：Java字节码到CPU指令的一个转换过程；
本地方法接口：调用不同系统（Windows，Linux）的API。
在《Java虚拟机规范中》把此区域称之为“方法区”，而在 HotSpot 虚拟机的实现中，在 JDK 7 时此区域叫做永久代（PermGen），JDK 8 中叫做元空间（Metaspace）。
3、JVM类加载过程
（1）加载：读取.class文件；
（2）连接
- 验证：验证.class文件是否符合规范；
- 准备：分配内存并设置初始化值：比如此时有这样一行代码：public static int value = 123，它是初始化 value 的 int 值为 0，而非 123。
- 初始化：将符号引用替换为直接引用：将值赋值为真实的值123。
（3）初始化：Java虚拟机开始真正执行类中编写的Java代码，控制权在应用程序。
4、双亲委派机制：描述类加载的过程
观察这个现象：
我们在代码中写的String，默认调用的是java.lang包下的
如果我们自己写了一个String类，放在自己创建的java,lang包下，那么系统该加载哪一个呢？因此就有了双亲委派机制。
问题1：类加载器
- 启动类加载器：加载 JDK 中 lib 目录中 Java 的核心类库，即$JAVA_HOME/lib目录。
- 扩展类加载器。加载 lib/ext 目录下的类。
- 应用程序类加载器：加载我们写的应用程序。
- 自定义类加载器：根据自己的需求定制类加载器。
问题2：什么是双亲委派模型？
如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最 终都应该传送到最顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无 法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去完成加载。
以人家已有的为准，没有了才用自己写的包java.lang.String。
问题3：双亲委派模型的优点
- 避免重复加载类：比如 A 类和 B 类都有一个父类 C 类，那么当 A 启动时就会将 C 类加载起来，那么在 B 类进行加载时就不需要在重复加载 C 类了。
- 安全性：使用双亲委派模型也可以保证了 Java 的核心 API 不被篡改，如果没有使用双亲委派模型，而是每个类加载器加载自己的话就会出现一些问题，比如我们编写一个称为 java.lang.Object类的话，那么程序运行的时候，系统就会出现多个不同的 Object 类，而有些 Object 类又是用户自己提供的因此安全性就不能得到保证了。
破坏双亲委派机制：JDK中只定义接口，但是实现类是在第三方厂商的JAR包中。（简单知道。）
5、垃圾回收机制（重要，针对的是堆）
当main函数中调用完test（）方法之后，test对象就无效，这种无效对象就会被回收掉。
问题1：判定对象死亡的算法
（1）引用计数算法（Java中不用）
当开始执行前4行代码的时候，如下图所示：
当执行到test1=null和test2=null的时候。
Java并不采用引用计数法来判断对象是否已"死"，而采用"可达性分析"来判断对象是否存活。
（2）可达性分析算法
此算法的核心思想为 : 通过一系列称为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称之为"引用链"，当一个对象到GC Roots没有任何的引用链相连时(从GC Roots到这个对象不可达)时，证明此对象是不可用的。
问题2：垃圾回收的过程？
整个垃圾回收的过程就是在堆中进行的。一般默认新生代和老年代的比例是1:2，新生代中Eden和S1和S0的比例是8:1:1。（S区表示Survivor区）
上述过程总结：
新生代中98%的对象都是"朝生夕死"的，所以并不需要按照1 : 1的比例来划分内存空间，而是将内存(新生代内存)分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor(幸存者)空间，每次使用Eden和其中一块Survivor（两个Survivor区域一个称为From区，另一个称为To区域）。当回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象一次性复制到另一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。
当Survivor空间不够用时，需要依赖其他内存(老年代)进行分配担保。
HotSpot默认Eden与Survivor的大小比例是8 : 1，也就是说Eden:Survivor From : Survivor To =8:1:1。所以每次新生代可用内存空间为整个新生代容量的90%,而剩下的10%用来存放回收后存活的对象。
HotSpot实现的复制算法流程如下:
1. 当Eden区满的时候,会触发第一次Minor gc,把还活着的对象拷贝到Survivor From区；当
Eden区再次触发Minor gc的时候,会扫描Eden区和From区域,对两个区域进行垃圾回收,经过
这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域,并将Eden和From区域清空。
2. 当后续Eden又发生Minor gc的时候,会对Eden和To区域进行垃圾回收,存活的对象复制到
From区域,并将Eden和To区域清空。
3. 部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数
MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代。补充：
（1）一般创建的对象都会进入新生代；如果新生代放不下，就会放到老年代，同时大对象和经历了N次（一般默认15次）的垃圾回收依然存活下来的对象也会从新生代移动到老年代。
（2）每次进入垃圾回收的时候，程序都会进入暂停状态：STOP THE WORD。
问题1：MinorGC，FullGC，MajorGC的介绍？
（1）Minor GC又称为新生代GC : 指的是发生在新生代的垃圾收集。因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性，因此Minor GC(采用复制算法)非常频繁，一般回收速度也比较快。
（2）Full GC 又称为 老年代GC或者Major GC : 指发生在老年代的垃圾收集。出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC(并非绝对，在Parallel Scavenge收集器中就有直接进行Full GC的策略选择过程)。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。
问题3：垃圾回收算法
通过上面我们现在可以将死亡对象标记出来了，标记出来之后我们就可以进行垃圾回收操作了。其中，垃圾回收算法是垃圾回收器的指导思想。
（1）标记-清除算法
"标记-清除"算法是最基础的收集算法。算法分为"标记"和"清除"两个阶段 : 首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。后续的收集算法都是基于这种思路并对其不足加以改进而已。
问题：碎片化的空间，找不到连续的大空间使用。
（2）复制算法（新生代使用）
"复制"算法是为了解决"标记-清理"的效率问题。它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这块内存需要进行垃圾回收时，会将此区域还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把已经使用过的内存区域一次清理掉。这样做的好处是每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不需要考虑内存碎片等复杂情况，只需要移动堆顶指针，按顺序分配即可。此算法实现简单，运行高效。
内存分两份，一份是要被回收的，一份是存活的。
问题：只能用一半的内存，空间效率问题。
（3）标记-整理算法：（老年代使用）
复制收集算法在对象存活率较高时会进行比较多的复制操作，效率会变低。因此在老年代一般不能使用复制算法。
针对老年代的特点，提出了一种称之为"标记-整理算法"。标记过程仍与"标记-清除"过程一致，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。在回收过后多了一步整理内存的工作：整理出大片的连续空间；
问题：多了一步操作用来整理内存。
问题4：垃圾回收器（7种）
前期是内存小用串行，后来用并行。目的是为了减少STW（stop-the-world），让程序尽快回到原始的正常状态。
7种作用于不同分代的收集器，如果两个收集器之间存在连线，就说明他们之间可以搭配使用。所处的区域，表示它是属于新生代收集器还是老年代收集器。
（garbage collection）：即垃圾收集
（1）Serial收集器：新生代收集器，串行扫描
（2） ParNew收集器：新生代收集器，并行GC，是对于Serial的优化，用多线程的方式扫描内存，提升垃圾回收的效率，减少STW的时间。
（3）Parallel Scavenge收集器：新生代收集器，并行GC；Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别是它具有自适应GC调节策略。一般建议Parallel Old和Parallel Scavenge搭配使用。
（4）Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它同样是一个单线程收集器；（5）Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，并行GC；
（6）CMS收集器：老年代收集器，并发GC。使用的是三色标记算法。
（7）G1收集器：唯一一款全区域（不区分老年代与新生代）的垃圾回收器。（使用最广泛）
G1（Garbage First）垃圾回收器是用在heap memory很大的情况下，把heap划分为很多很多的region块，然后并行的对其进行垃圾回收。
6、强引用、软引用，弱引用、软引用？
（1）强引用：new的对象就是强引用，会经历正常的GC，如果被判断为死亡，就会被回收；
（2）软引用：当系统内存不够时，或者触发阈值时，软引用对象就会被回收；（软引用一般用在大的内存操作上，比如加载大的图片）
（3）弱引用：每次新生代GC都会回收弱引用；
（4）虚引用：只是在对象被回收的时候收到一个通知而已。
昔之善战者，先为不可胜，以待敌之可胜。不可胜在己，可胜在敌。
胜，不妄喜；败，不遑馁；胸有激雷而面如平湖者，可拜上将军！