初探JVM

1.JVM位置

JVM在操作系统(Window,Linux,Mac)之上。JVM说白了就是个软件，跟个虚拟机软件是一样的。Java程序都是跑在JVM之上的。JVM是用C写的(C++ --)。操作系统之下是硬件。
Java程序原本是.java文件，通过javac命令编译成Class.File，之后经过类加载器Class Loader，之后加载到JVM中。JVM包含堆(堆Heap还包含方法区)，方法区(Method Area特殊的堆),Java栈(Stack (线程私有))，本地方法栈(Native Method Area)，程序计数器(线程私有)。JVM之下还要执行引擎，本地方法接口(连接本地方法库)。
Java栈(Stack)，本地方法栈(Native Method Area)，程序计数器是不会有垃圾的。垃圾只能是在堆中。GC只会存在在堆和方法区中。而JVM调优就是在调方法区和堆。99%都是在调堆。

2.类加载器及双亲委派机制

作用：加载Class文件。
类加载器有三层加载器。启动类(根)加载器Bootstrap Class Loader，扩展类加载器 Extension Class Loader ，应用程序加载器Application Class Loader. 用户自己定义的自定义类加载器也是Application Class Loader。
双亲委派机制：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先会去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，因此所有类加载请求最终都应该传送到最顶层的启动类加载器中。只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去完成加载。

3.沙箱安全机制

就是将本地的代码和远程的代码根据安全来给出不同的操作权限。
组成沙箱的基本组件：
1.字节码校验器：确保Java类文件遵循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存保护，但并不是所有的类文件都会经过字节码校验，比如核心类。
2.类装载器：类装载器会在三个方面对Java沙箱起作用。它防止恶意代码去干涉善意的代码(双亲委派)，它守护了被信任的类库边界，它将代码归入保护域，确定了代码可以进行哪些操作。

4.Native、方法区

native关键字是调用本地C和C++库中的函数。调用native的方法会进入到本地方法栈，之后区调用底层的本地方法接口(JNI)。本地方法接口的作用是扩展Java 的使用，融合不同的编程语言为Java所用。本地方法栈就是再内存中专门开辟的一块标记区域，用来登记native方法，在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法通过JNI

5.程序计数器

PC寄存器，程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码，在执行引擎读取下一条指令时+1，空间很小，可忽略不计。

6.方法区

线程共享的。保存所有字段和方法字节码，以及一些构造函数，接口代码也再次定义。简单来说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间。
静态变量、常量、类信息(构造方法、接口定义)、运行时的常量池(JDK8后存在于堆中)，都是存在方法区的。但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关。

7.栈

Java运行时候就是main先入栈(Java虚拟机栈)，之后调用的方法入栈，结束的方法出栈。栈的生命周期和线程同步，因此栈是线程独有的。八大基本类型、对象的引用、实例的方法都是在栈中。
简单理解创建一个对象：从方法区的Class new出一个对象，对象本身存在堆中，堆的地址给栈中的引用。

8.堆

Heap，一个JVM只有一个堆内存(HotSpot虚拟机)，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，一般会把什么放到堆中？类、方法、变量、引用类型的真实对象。
堆内存中可以分为三个区域：新生代、老年代、永久代(JDK8以后改为元空间，而且有一些改变)。(也有一些人认为JDK8开始的元空间不算堆因为元空间在本地内存中，堆只包含两部分)
其中新生代可以分为一个Eden区和两个Survivor区
轻(量级)GC负责新生代的GC，重(量级)GC负责老年代的GC。所以GC垃圾回收主要是在Eden区和老年代。

9.新生代、老年代、永久代

类诞生和成长的地方，甚至死亡。
分为Eden区，Survivor 1区，Survivor 2区.所有对象都是在Eden区中诞生。当Eden空间满了触发Minor GC，将Eden空间和from Survivor活下来的对象放入to Survivor区，每次清理过后空的Survivor区为下次的to区。此外Minor GC还会将新生代的对方放到老年代中
当整个新生代和老年代全满了，触发full GC，清理二者。当二者全满了且无法再垃圾回收时就发生OOM。
永久代一般用来存放JDK自身携带的Class对象、存储Java运行时的一些环境或类信息。这个区域不存在垃圾回收。在JVM关闭时会被释放。
jdk1.6前：永久代，常量池在方法区
jdk1.7：永久代，常量池在堆中
jdk1.8后：无永久代改为元空间，常量池和方法区在元空间中。有时候可以将方法区称为非堆。

Runtime.getRuntime().maxMemory();//返回虚拟机试图使用的最大内存  字节
Runtime.getRuntime().totalMemory();//返回jvm初始化总内存  字节

默认情况下试图使用的最大内存是电脑内存的1/4，初始化总内存是1/64
调参!!

VM options:-Xms1024m 调整初始化内存
-Xmx1024m 调整最大内存
-verbose:gc 输出GC的详细情况
-Xss128k 设置虚拟机栈的大小为128k
-XX:+PrintGCDetails 查看GC的一些详细消息
-XX:+PrintGC表示在控制台上打印出GC信息
-XX：PermSize=10M 初始分配永久代容量必须以M为单位
-XX：MaxPermSize=10M 允许分配的永久代最大容量必须以M为单位，大部分情况下默认为64M
-XX：+TraceClassLoading 查看类加载信息
-XX：+TraceClassUnLoading 查看类的加载信息
-XX：NewRatio=4 设置年轻代：老年代=1：4
-XX：SurvivorRatio=8 设置两个Survivor区共占Eden区的2：8.这个参数默认为8
-Xmn20M 设置年轻代大小为20M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError出现内存溢出异常时Dump出当前的堆内存转储快照
-XX:+UseG1GC 表示让JVM使用G1垃圾收集器
-XX:PretenureSizeThreshold=3145728表示对象大于3145728（3M）时直接进入老年代分配，只能以字节作为单位
-XX:MaxTenuringThreshold=1 表示对象年龄大于1，自动进入老年代
-XX:CompileThreshold=1000 表示一个方法被调用1000次之后，会被认为是热点代码，并触发即时编译
-XX:+PrintHeapAtGC表示可以看到每次GC前后堆内存布局
-XX:+PrintTLAB表示可以看到TLAB的使用情况
-XX:+UseSpining 开启自旋锁
-XX:PreBlockSpin更改自旋锁的自旋次数，使用这个参数必须先开启自旋锁

OOM解决方法：1.调整扩大堆内存空间，看自己是否做错了代码 2.看代码是否有问题(测试工具–MAT, Jprofiler)
MAT, Jprofiler作用:1.分析Dump内存文件，快速定位内存泄漏；2.获得堆中数据 ； 3. 获得大的对象。

10.GC算法

GC作用区域：堆、方法区。

10.1引用计数法(用的比较少)

给每个对象一个计数器，标记这个对象被引用了多少次。当引用为0就将其淘汰。
缺点:计算器本身就占空间，会有损耗

10.2复制算法–主要用在年轻代

触发GC时，将Eden区的对象放到Survive To区，将Survive From区的东西根据其年龄复制到另一个Survive To区或老年代。
当一个对象经历15次GC还没死，就进入老年代，这个参数可以调，但是最多为15(因为对象头记录分代为4bits所以次数最大为15)。
好处：没有内存的碎片。
坏处：浪费了内存空间(多了一半Survive To区)(极端情况，From区满了且全存活，复制到To区，会OOM)所以复制算法的最佳使用场景：对象存活度较低时。

10.3标记清除法

回收时，先扫描这些对象，对活着的对象进行标记，之后在扫描一遍，对没有标记的对象进行清除。
缺点：两次扫描严重浪费时间，会产生内存碎片。
优点：不用额外空间。

10.4标记压缩法

在标记清除法的基础上进行优化。最后再次进行扫描，向一段移动存活的对象，将碎片的内存变为连续的内存。
缺点：需要多扫描一次并需要多移动一次。

总结：
时间效率：复制算法>标记清除法>标记压缩法
内存整齐度：复制算法=标记压缩法>标记清除法
内存利用率：标记压缩法=标记清除法>复制算法

没有最好的算法，只有最合适的算法。
GC：分代收集算法 年轻代的存活率低所以采用复制算法。老年代的区域大存活率大所以采用标记清除+标记压缩混合