备战金九银十（一）JVM

1、基本概念

• 程序计数器：是当前线程所执行的字节码的行号指示器。（线程私有）
• 虚拟机栈：描述Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用户存储局部变量表、操作数栈、动态链接方法出口等信息（线程私有）
• 本地方法区：和栈类似，区别是本地方法区为Native方法服务（线程私有）
• 堆：创建的对象和数组都在java的堆内存中，也是垃圾收集器最重要的收集区域（线程共享）
• 方法区（永久代）：用于存储JVM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（线程共享）
• 新生代：用于存放新生的对象，一般会占用堆三分之一。新生代由于频繁创建对象会触发minorGC（复制、清空、互换（复制算法））
• 老年代：存放应用程序内生命周期长的内存对象
• 永久代：指内存的永久保存区域，主要存放Class和元数据

2、GC算法

• GC功能：哪些垃圾需要回收？什么时候回收？怎么回收？
• 如何判断哪些对象可以回收？引用计数法、GCRoot搜索算法

引用计数法：对象的引用计数为0，那么这个对象就是可回收对象（此方法可能会有循环引用问题）

可达性分析法：如果GCRoot和一个对象之间没有任何可达路径，则该对象是不可达的。不可达对象变成可回收对象至少要经过两次标记过程

• 算法：标记清除算法、复制算法、标记整理算法、分代收集算法

标记清除算法：此方法分为两个阶段，标记和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。 此方法会造成碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可用空间的问题

复制算法：按内存容量将内存划分为等大小的两块，每次只使用一块，当这一块内存满了之后将存活的对象复制到另一块去，把已使用的内存清除掉。此方法最大的问题是内存被压缩到了原本的一半，且存活对象多的话效率会比较低下。

标记整理算法：标记后不是清理对象，而是将存活的对象移动到内存的另一端，然后清除端边界外的对象

分代收集算法：根据对象存活的不同生命周期将内存划分为不同的域，一般情况将GC的堆划分为老年代和新生代。老年代的特点是每次垃圾回收的时候只有少量对象被回收。新生代的特点是每次垃圾回收的时候都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同的区域算则不同的算法

• 常见的垃圾收集器：serial、parnew、cms、g1

serial：（复制算法、单线程）它不但只会使用一个CPU或者一条线程去完成垃圾收集工作，并且在垃圾收集的同时，必须暂停其他工作线程，直到垃圾回收结束

parnew：parnew是serial的多线程版本，缺点是serial一样

cms：主要目标是获取最短垃圾回收停顿时间，它使用的标记清除算法。它工作分为四个阶段：初始标记（暂停其他线程）、并发标记、重新标记（暂停其他线程）、并发清除

G1：基于标记整理算法，不产生内存碎片。可精确控制停顿时间，在不牺牲吞吐量的情况下，实现低停顿垃圾回收

3、引用

四种引用类型：

• 强引用：把一个对象赋值给一个引用变量，这个引用变量就是一个强引用。（此引用可能会造成内存泄漏）
• 软引用：软引用需要使用softreference类来实现。当系统内存不够时会被回收，软引用通常使用在对内存敏感的程序中
• 弱引用：弱引用需要使用WeakReference类来实现，比软引用生命周期更短，只要启动了垃圾回收机制就会被回收。
• 虚引用：虚引用需要使用PhantonReference类来实现，它不能单独使用，必须和引用队列联合使用，其主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态

4、类加载机制

Java的类加载机制分为五个部分：加载、验证、准备、解析、初始化

• 加载：这个阶段会在内存中生成一个代表这个类的class对象，作为方法区这个类的各种入口
• 验证：确保Class文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。
• 准备：在方法区分配这个类变量所需要的内存空间
• 解析：虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程

符号引用：引用的目标不一定要已经加载到内存中，符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件中

直接引用：是指向目标的指针，相对偏移量或者一个能够间接定位到目标的句柄，如果有了引用，那引用的目标必定已经在内存中存在

• 初始化：执行定义的Java代码。并且执行类构造器，<client>方法是由编译器自动收集类中的类变量的赋值操作。如果一个类中没有静态变量赋值也没有静态代码块，那么编译器可以不为这个类生成<client>方法

注意以下几种情况不会执行类初始化：

1、通过子类引用父类的静态字段，只会触发父类的初始化，而不会触发子类的初始化

2、定义对象数组，不会触发该类的初始化。

3、常量在编译期间会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用定义常量的类，不会触发定义常量的类。

4、通过类名取Class对象，不会触发类的初始化。

5、通过Class.forName加载指定类时，如果initialize为false，也不会触发类的初始化

6、通过ClassLoader默认的loadClass方法，也不会触发初始化。

三种类加载器：启动类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器