摘要：堆內(nèi)存的劃分在里面的示意圖垃圾回收一判斷對(duì)象是否要回收的方法可達(dá)性分析法可達(dá)性分析法通過(guò)一系列對(duì)象作為起點(diǎn)進(jìn)行搜索，如果在和一個(gè)對(duì)象之間沒(méi)有可達(dá)路徑，則稱(chēng)該對(duì)象是不可達(dá)的。

工作之余，想總結(jié)一下JVM相關(guān)知識(shí)。

Java虛擬機(jī)在執(zhí)行Java程序的過(guò)程中會(huì)將其管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域，這些區(qū)域有各自的用途、創(chuàng)建和銷(xiāo)毀的時(shí)間，有些區(qū)域隨虛擬機(jī)進(jìn)程的啟動(dòng)而存在，有些區(qū)域則是依賴(lài)用戶(hù)線(xiàn)程的啟動(dòng)和結(jié)束來(lái)建立和銷(xiāo)毀。Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存包括以下幾個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域，如圖：

1、程序計(jì)數(shù)器：指向當(dāng)前線(xiàn)程正在執(zhí)行的字節(jié)碼指令。線(xiàn)程私有的。
2、虛擬機(jī)棧：虛擬機(jī)棧是Java執(zhí)行方法的內(nèi)存模型。每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，把棧幀壓人棧，當(dāng)方法正常返回或者拋出未捕獲的異常時(shí)，棧幀就會(huì)出棧。
（1）棧幀：棧幀存儲(chǔ)方法的相關(guān)信息，包含局部變量數(shù)表、返回值、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接
a、局部變量表：包含了方法執(zhí)行過(guò)程中的所有變量。局部變量數(shù)組所需要的空間在編譯期間完成分配，在方法運(yùn)行期間不會(huì)改變局部變量數(shù)組的大小。
b、返回值：如果有返回值的話(huà)，壓入調(diào)用者棧幀中的操作數(shù)棧中，并且把PC的值指向 方法調(diào)用指令 后面的一條指令地址。
c、操作數(shù)棧：操作變量的內(nèi)存模型。操作數(shù)棧的最大深度在編譯的時(shí)候已經(jīng)確定（寫(xiě)入方法區(qū)code屬性的max_stacks項(xiàng)中）。操作數(shù)棧的的元素可以是任意Java類(lèi)型，包括long和double，32位數(shù)據(jù)占用?？臻g為1，64位數(shù)據(jù)占用2。方法剛開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)候，棧是空的，當(dāng)方法執(zhí)行過(guò)程中，各種字節(jié)碼指令往棧中存取數(shù)據(jù)。
d、動(dòng)態(tài)鏈接：每個(gè)棧幀都持有在運(yùn)行時(shí)常量池中該棧幀所屬方法的引用，持有這個(gè)引用是為了支持方法調(diào)用過(guò)程中的動(dòng)態(tài)鏈接。
（2）線(xiàn)程私有
3、本地方法棧：
（1）調(diào)用本地native的內(nèi)存模型
（2）線(xiàn)程獨(dú)享。
4、方法區(qū)：用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類(lèi)信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯后的代碼等數(shù)據(jù)
（1）線(xiàn)程共享的
（2）運(yùn)行時(shí)常量池：

A、是方法區(qū)的一部分
B、存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用
C、Class文件中除了存有類(lèi)的版本、字段、方法、接口等描述信息，還有一項(xiàng)是常量池，存有這個(gè)類(lèi)的 編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，這部分內(nèi)容將在類(lèi)加載后，存放到方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中。

5、堆（Heap）：Java對(duì)象存儲(chǔ)的地方
（1）Java堆是虛擬機(jī)管理的內(nèi)存中最大的一塊
（2）Java堆是所有線(xiàn)程共享的區(qū)域
（3）在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建
（4）此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存。存放new生成的對(duì)象和數(shù)組
（5）Java堆是垃圾收集器管理的內(nèi)存區(qū)域，因此很多時(shí)候稱(chēng)為“GC堆”

1、 Java的并發(fā)采用“共享內(nèi)存”模型，線(xiàn)程之間通過(guò)讀寫(xiě)內(nèi)存的公共狀態(tài)進(jìn)行通訊。多個(gè)線(xiàn)程之間是不能通過(guò)直接傳遞數(shù)據(jù)交互的，它們之間交互只能通過(guò)共享變量實(shí)現(xiàn)。
2、 主要目的是定義程序中各個(gè)變量的訪問(wèn)規(guī)則。
3、 Java內(nèi)存模型規(guī)定所有變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存中，每個(gè)線(xiàn)程還有自己的工作內(nèi)存。
（1） 線(xiàn)程的工作內(nèi)存中保存了被該線(xiàn)程使用到的變量的拷貝（從主內(nèi)存中拷貝過(guò)來(lái)），線(xiàn)程對(duì)變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中執(zhí)行，而不能直接訪問(wèn)主內(nèi)存中的變量。
（2） 不同線(xiàn)程之間無(wú)法直接訪問(wèn)對(duì)方工作內(nèi)存的變量，線(xiàn)程間變量值的傳遞都要通過(guò)主內(nèi)存來(lái)完成。
（3） 主內(nèi)存主要對(duì)應(yīng)Java堆中實(shí)例數(shù)據(jù)部分。工作內(nèi)存對(duì)應(yīng)于虛擬機(jī)棧中部分區(qū)域。

4、Java線(xiàn)程之間的通信由內(nèi)存模型JMM（Java Memory Model）控制。
（1）JMM決定一個(gè)線(xiàn)程對(duì)變量的寫(xiě)入何時(shí)對(duì)另一個(gè)線(xiàn)程可見(jiàn)。
（2）線(xiàn)程之間共享變量存儲(chǔ)在主內(nèi)存中
（3）每個(gè)線(xiàn)程有一個(gè)私有的本地內(nèi)存，里面存儲(chǔ)了讀/寫(xiě)共享變量的副本。
（4）JMM通過(guò)控制每個(gè)線(xiàn)程的本地內(nèi)存之間的交互，來(lái)為程序員提供內(nèi)存可見(jiàn)性保證。
5、可見(jiàn)性、有序性：
（1）當(dāng)一個(gè)共享變量在多個(gè)本地內(nèi)存中有副本時(shí)，如果一個(gè)本地內(nèi)存修改了該變量的副本，其他變量應(yīng)該能夠看到修改后的值，此為可見(jiàn)性。
（2）保證線(xiàn)程的有序執(zhí)行，這個(gè)為有序性。（保證線(xiàn)程安全）
6、內(nèi)存間交互操作：
（1）lock（鎖定）：作用于主內(nèi)存的變量，把一個(gè)變量標(biāo)識(shí)為一條線(xiàn)程獨(dú)占狀態(tài)。
（2）unlock（解鎖）：作用于主內(nèi)存的變量，把一個(gè)處于鎖定狀態(tài)的變量釋放出來(lái)，釋放后的變量才可以被其他線(xiàn)程鎖定。
（3）read（讀?。鹤饔糜谥鲀?nèi)存變量，把主內(nèi)存的一個(gè)變量讀取到工作內(nèi)存中。
（4）load（載入）：作用于工作內(nèi)存，把read操作讀取到工作內(nèi)存的變量載入到工作內(nèi)存的變量副本中
（5）use（使用）：作用于工作內(nèi)存的變量，把工作內(nèi)存中的變量值傳遞給一個(gè)執(zhí)行引擎。
（6）assign（賦值）：作用于工作內(nèi)存的變量。把執(zhí)行引擎接收到的值賦值給工作內(nèi)存的變量。
（7）store（存儲(chǔ)）：把工作內(nèi)存的變量的值傳遞給主內(nèi)存
（8）write（寫(xiě)入）：把store操作的值入到主內(nèi)存的變量中
6.1、注意：
（1）不允許read、load、store、write操作之一多帶帶出現(xiàn)
（2）不允許一個(gè)線(xiàn)程丟棄assgin操作
（3）不允許一個(gè)線(xiàn)程不經(jīng)過(guò)assgin操作，就把工作內(nèi)存中的值同步到主內(nèi)存中
（4）一個(gè)新的變量只能在主內(nèi)存中生成
（5）一個(gè)變量同一時(shí)刻只允許一條線(xiàn)程對(duì)其進(jìn)行l(wèi)ock操作。但lock操作可以被同一條線(xiàn)程執(zhí)行多次，只有執(zhí)行相同次數(shù)的unlock操作，變量才會(huì)解鎖
（6）如果對(duì)一個(gè)變量進(jìn)行l(wèi)ock操作，將會(huì)清空工作內(nèi)存中此變量的值，在執(zhí)行引擎使用這個(gè)變量前，需要重新執(zhí)行l(wèi)oad或者assgin操作初始化變量的值。
（7）如果一個(gè)變量沒(méi)有被鎖定，不允許對(duì)其執(zhí)行unlock操作，也不允許unlock一個(gè)被其他線(xiàn)程鎖定的變量
（8）對(duì)一個(gè)變量執(zhí)行unlock操作之前，需要將該變量同步回主內(nèi)存中

Java堆的內(nèi)存劃分如圖所示，分別為年輕代、Old Memory（老年代）、Perm（永久代）。其中在Jdk1.8中，永久代被移除，使用MetaSpace代替。
1、新生代：
（1）使用復(fù)制清除算法（Copinng算法），原因是年輕代每次GC都要回收大部分對(duì)象。新生代里面分成一份較大的Eden空間和兩份較小的Survivor空間。每次只使用Eden和其中一塊Survivor空間，然后垃圾回收的時(shí)候，把存活對(duì)象放到未使用的Survivor（劃分出from、to）空間中，清空Eden和剛才使用過(guò)的Survivor空間。
（2）分為Eden、Survivor From、Survivor To，比例默認(rèn)為8：1：1
（3）內(nèi)存不足時(shí)發(fā)生Minor GC
2、老年代：
（1）采用標(biāo)記-整理算法（mark-compact），原因是老年代每次GC只會(huì)回收少部分對(duì)象。
3、Perm：用來(lái)存儲(chǔ)類(lèi)的元數(shù)據(jù)，也就是方法區(qū)。
（1）Perm的廢除：在jdk1.8中，Perm被替換成MetaSpace，MetaSpace存放在本地內(nèi)存中。原因是永久代進(jìn)場(chǎng)內(nèi)存不夠用，或者發(fā)生內(nèi)存泄漏。
（2）MetaSpace（元空間）：元空間的本質(zhì)和永久代類(lèi)似，都是對(duì)JVM規(guī)范中方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)。不過(guò)元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)中，而是使用本地內(nèi)存。
4、堆內(nèi)存的劃分在JVM里面的示意圖：

一、 判斷對(duì)象是否要回收的方法：可達(dá)性分析法
1、 可達(dá)性分析法：通過(guò)一系列“GC Roots”對(duì)象作為起點(diǎn)進(jìn)行搜索，如果在“GC Roots”和一個(gè)對(duì)象之間沒(méi)有可達(dá)路徑，則稱(chēng)該對(duì)象是不可達(dá)的。不可達(dá)對(duì)象不一定會(huì)成為可回收對(duì)象。進(jìn)入DEAD狀態(tài)的線(xiàn)程還可以恢復(fù)，GC不會(huì)回收它的內(nèi)存。（把一些對(duì)象當(dāng)做root對(duì)象，JVM認(rèn)為root對(duì)象是不可回收的，并且root對(duì)象引用的對(duì)象也是不可回收的）
2、 以下對(duì)象會(huì)被認(rèn)為是root對(duì)象：
（1） 虛擬機(jī)棧（棧幀中本地變量表）中引用的對(duì)象
（2） 方法區(qū)中靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
（3） 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
（4） 本地方法棧中Native方法引用的對(duì)象
3、 對(duì)象被判定可被回收，需要經(jīng)歷兩個(gè)階段：
（1） 第一個(gè)階段是可達(dá)性分析，分析該對(duì)象是否可達(dá)
（2） 第二個(gè)階段是當(dāng)對(duì)象沒(méi)有重寫(xiě)finalize()方法或者finalize()方法已經(jīng)被調(diào)用過(guò)，虛擬機(jī)認(rèn)為該對(duì)象不可以被救活，因此回收該對(duì)象。（finalize()方法在垃圾回收中的作用是，給該對(duì)象一次救活的機(jī)會(huì)）
4、 方法區(qū)中的垃圾回收：
（1） 常量池中一些常量、符號(hào)引用沒(méi)有被引用，則會(huì)被清理出常量池
（2） 無(wú)用的類(lèi)：被判定為無(wú)用的類(lèi)，會(huì)被清理出方法區(qū)。判定方法如下：
A、 該類(lèi)的所有實(shí)例被回收
B、 加載該類(lèi)的ClassLoader被回收
C、 該類(lèi)的Class對(duì)象沒(méi)有被引用
5、 finalize():
（1） GC垃圾回收要回收一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，調(diào)用該對(duì)象的finalize()方法。然后在下一次垃圾回收的時(shí)候，才去回收這個(gè)對(duì)象的內(nèi)存。
（2） 可以在該方法里面，指定一些對(duì)象在釋放前必須執(zhí)行的操作。

二、 發(fā)現(xiàn)虛擬機(jī)頻繁full GC時(shí)應(yīng)該怎么辦：
（full GC指的是清理整個(gè)堆空間，包括年輕代和永久代）
（1） 首先用命令查看觸發(fā)GC的原因是什么 jstat –gccause 進(jìn)程id
（2） 如果是System.gc()，則看下代碼哪里調(diào)用了這個(gè)方法
（3） 如果是heap inspection(內(nèi)存檢查)，可能是哪里執(zhí)行jmap –histo[:live]命令
（4） 如果是GC locker，可能是程序依賴(lài)的JNI庫(kù)的原因

三、常見(jiàn)的垃圾回收算法：
1、Mark-Sweep（標(biāo)記-清除算法）：
（1）思想：標(biāo)記清除算法分為兩個(gè)階段，標(biāo)記階段和清除階段。標(biāo)記階段任務(wù)是標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，清除階段就是清除被標(biāo)記對(duì)象的空間。
（2）優(yōu)缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片
2、Copying（復(fù)制清除算法）：
（1）思想：將可用內(nèi)存劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)進(jìn)行垃圾回收的時(shí)候了，把其中存活對(duì)象全部復(fù)制到另外一塊中，然后把已使用的內(nèi)存空間一次清空掉。
（2）優(yōu)缺點(diǎn)：不容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片；可用內(nèi)存空間少；存活對(duì)象多的話(huà)，效率低下。
3、Mark-Compact（標(biāo)記-整理算法）：
（1）思想：先標(biāo)記存活對(duì)象，然后把存活對(duì)象向一邊移動(dòng)，然后清理掉端邊界以外的內(nèi)存。
（2）優(yōu)缺點(diǎn)：不容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片；內(nèi)存利用率高；存活對(duì)象多并且分散的時(shí)候，移動(dòng)次數(shù)多，效率低下

4、分代收集算法：（目前大部分JVM的垃圾收集器所采用的算法）：

思想：把堆分成新生代和老年代。（永久代指的是方法區(qū)）

（1） 因?yàn)樾律看卫厥斩家厥沾蟛糠謱?duì)象，所以新生代采用Copying算法。新生代里面分成一份較大的Eden空間和兩份較小的Survivor空間。每次只使用Eden和其中一塊Survivor空間，然后垃圾回收的時(shí)候，把存活對(duì)象放到未使用的Survivor（劃分出from、to）空間中，清空Eden和剛才使用過(guò)的Survivor空間。
（2） 由于老年代每次只回收少量的對(duì)象，因此采用mark-compact算法。
（3） 在堆區(qū)外有一個(gè)永久代。對(duì)永久代的回收主要是無(wú)效的類(lèi)和常量
5、GC使用時(shí)對(duì)程序的影響？
垃圾回收會(huì)影響程序的性能，Java虛擬機(jī)必須要追蹤運(yùn)行程序中的有用對(duì)象，然后釋放沒(méi)用對(duì)象，這個(gè)過(guò)程消耗處理器時(shí)間
6、幾種不同的垃圾回收類(lèi)型：
（1）Minor GC：從年輕代（包括Eden、Survivor區(qū)）回收內(nèi)存。

A、當(dāng)JVM無(wú)法為一個(gè)新的對(duì)象分配內(nèi)存的時(shí)候，越容易觸發(fā)Minor GC。所以分配率越高，內(nèi)存越來(lái)越少，越頻繁執(zhí)行Minor GC
B、執(zhí)行Minor GC操作的時(shí)候，不會(huì)影響到永久代（Tenured）。從永久代到年輕代的引用，被當(dāng)成GC Roots，從年輕代到老年代的引用在標(biāo)記階段直接被忽略掉。

（2）Major GC：清理整個(gè)老年代，當(dāng)eden區(qū)內(nèi)存不足時(shí)觸發(fā)。
（3）Full GC：清理整個(gè)堆空間，包括年輕代和老年代。當(dāng)老年代內(nèi)存不足時(shí)觸發(fā)

1、 Java對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程：
（1）虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí)，首先檢查這個(gè)指令的參數(shù)能否在常量池中定位到一個(gè)類(lèi)的符號(hào)引用，并檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類(lèi)是否已經(jīng)加載、連接和初始化。如果沒(méi)有，就執(zhí)行該類(lèi)的加載過(guò)程。
（2）為該對(duì)象分配內(nèi)存。
A、假設(shè)Java堆是規(guī)整的，所有用過(guò)的內(nèi)存放在一邊，空閑的內(nèi)存放在另外一邊，中間放著一個(gè)指針作為分界點(diǎn)的指示器。那分配內(nèi)存只是把指針向空閑空間那邊挪動(dòng)與對(duì)象大小相等的距離，這種分配稱(chēng)為“指針碰撞”
B、假設(shè)Java堆不是規(guī)整的，用過(guò)的內(nèi)存和空閑的內(nèi)存相互交錯(cuò)，那就沒(méi)辦法進(jìn)行“指針碰撞”。虛擬機(jī)通過(guò)維護(hù)一個(gè)列表，記錄哪些內(nèi)存塊是可用的，在分配的時(shí)候找出一塊足夠大的空間分配給對(duì)象實(shí)例，并更新表上的記錄。這種分配方式稱(chēng)為“空閑列表“。
C、使用哪種分配方式由Java堆是否規(guī)整決定。Java堆是否規(guī)整由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定。
D、分配對(duì)象保證線(xiàn)程安全的做法：虛擬機(jī)使用CAS失敗重試的方式保證更新操作的原子性。（實(shí)際上還有另外一種方案：每個(gè)線(xiàn)程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱(chēng)為本地線(xiàn)程分配緩沖，TLAB。哪個(gè)線(xiàn)程要分配內(nèi)存，就在哪個(gè)線(xiàn)程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB時(shí)，才進(jìn)行同步鎖定。虛擬機(jī)是否使用TLAB，由-XX:+/-UseTLAB參數(shù)決定）
（3）虛擬機(jī)為分配的內(nèi)存空間初始化為零值（默認(rèn)值）
（4）虛擬機(jī)對(duì)對(duì)象進(jìn)行必要的設(shè)置，例如這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類(lèi)的實(shí)例、如何才能找到對(duì)象的元數(shù)據(jù)信息、對(duì)象的Hash碼、對(duì)象的GC分代年齡等信息。這些信息存放在對(duì)象的對(duì)象頭中。
（5） 執(zhí)行方法，把對(duì)象按照程序員的意愿進(jìn)行初始化。
2、 對(duì)象的定位訪問(wèn)的方式（通過(guò)引用如何去定位到堆上的具體對(duì)象的位置）：
（1）句柄：使用句柄的方式，Java堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存作為作為句柄池，引用中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄的地址。而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)和對(duì)象類(lèi)型數(shù)據(jù)的地址。

（2）直接指針：使用直接指針的方式，引用中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的地址。Java堆對(duì)象的布局必須必須考慮如何去訪問(wèn)對(duì)象類(lèi)型數(shù)據(jù)。

（3）兩種方式各有優(yōu)點(diǎn)：
A、使用句柄訪問(wèn)的好處是引用中存放的是穩(wěn)定的句柄地址，當(dāng)對(duì)象被移動(dòng)（比如說(shuō)垃圾回收時(shí)移動(dòng)對(duì)象），只會(huì)改變句柄中實(shí)例數(shù)據(jù)指針，而引用本身不會(huì)被修改。
B、使用直接指針，節(jié)省了一次指針定位的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。
3、HotSpot的GC算法實(shí)現(xiàn)：
（1）HotSpot怎么快速找到GC Root？
HotSpot使用一組稱(chēng)為OopMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在類(lèi)加載完成的時(shí)候，HotSpot就把對(duì)象內(nèi)什么偏移量上是什么類(lèi)型的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)，在JIT編譯過(guò)程中，也會(huì)在棧和寄存器中哪些位置是引用。這樣子，在GC掃描的時(shí)候，就可以直接知道哪些是可達(dá)對(duì)象了。
（2）安全點(diǎn)：
A、HotSpot只在特定的位置生成OopMap，這些位置稱(chēng)為安全點(diǎn)。
B、程序執(zhí)行過(guò)程中并非所有地方都可以停下來(lái)開(kāi)始GC，只有在到達(dá)安全點(diǎn)是才可以暫停。
C、安全點(diǎn)的選定基本上以“是否具有讓程序長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行“的特征選定的。比如說(shuō)方法調(diào)用、循環(huán)跳轉(zhuǎn)、異常跳轉(zhuǎn)等。具有這些功能的指令才會(huì)產(chǎn)生Safepoint。
（3）中斷方式：

A、搶占式中斷：在GC發(fā)生時(shí)，首先把所有線(xiàn)程中斷，如果發(fā)現(xiàn)有線(xiàn)程不在安全點(diǎn)上，就恢復(fù)線(xiàn)程，讓它跑到安全點(diǎn)上。
B、主動(dòng)式中斷：GC需要中斷線(xiàn)程時(shí)，不直接對(duì)線(xiàn)程操作，僅僅設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，各個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行時(shí)主動(dòng)去輪詢(xún)這個(gè)標(biāo)志，當(dāng)發(fā)現(xiàn)中斷標(biāo)記為真就自己中斷掛起。輪詢(xún)標(biāo)記的地方和安全點(diǎn)是重合的。

（5）安全區(qū)域：一段代碼片段中，對(duì)象的引用關(guān)系不會(huì)發(fā)生變化，在這個(gè)區(qū)域中任何地方開(kāi)始GC都是安全的。在線(xiàn)程進(jìn)入安全區(qū)域時(shí)，它首先標(biāo)志自己已經(jīng)進(jìn)入安全區(qū)域，在這段時(shí)間里，當(dāng)JVM發(fā)起GC時(shí)，就不用管進(jìn)入安全區(qū)域的線(xiàn)程了。在線(xiàn)程將要離開(kāi)安全區(qū)域時(shí)，它檢查系統(tǒng)是否完成了GC過(guò)程，如果完成了，它就繼續(xù)前行。否則，它就必須等待直到收到可以離開(kāi)安全區(qū)域的信號(hào)。
4、 GC時(shí)為什么要停頓所有Java線(xiàn)程？
因?yàn)镚C先進(jìn)行可達(dá)性分析。可達(dá)性分析是判斷GC Root對(duì)象到其他對(duì)象是否可達(dá)，假如分析過(guò)程中對(duì)象的引用關(guān)系在不斷變化，分析結(jié)果的準(zhǔn)確性就無(wú)法得到保證。
5、 CMS收集器：
（1）一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。
（2）一般用于互聯(lián)網(wǎng)站或者B/S系統(tǒng)的服務(wù)端
（3）基于標(biāo)記-清除算法的實(shí)現(xiàn)，不過(guò)更為復(fù)雜，整個(gè)過(guò)程為4個(gè)步驟：

A、初始標(biāo)記：標(biāo)記GC Root能直接引用的對(duì)象
B、并發(fā)標(biāo)記：利用多線(xiàn)程對(duì)每個(gè)GC Root對(duì)象進(jìn)行tracing搜索，在堆中查找其下所有能關(guān)聯(lián)到的對(duì)象。
C、重新標(biāo)記：為了修正并發(fā)標(biāo)記期間，用戶(hù)程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)志產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄。
D、并發(fā)清除：利用多個(gè)線(xiàn)程對(duì)標(biāo)記的對(duì)象進(jìn)行清除

（4）由于耗時(shí)最長(zhǎng)的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除操作都是用戶(hù)線(xiàn)程一起工作，所以總體來(lái)說(shuō)，CMS的內(nèi)存回收工作是和用戶(hù)線(xiàn)程一起并發(fā)執(zhí)行的。
（5）缺點(diǎn)：

A、對(duì)CPU資源占用比較多?？赡芤?yàn)檎加靡徊糠諧PU資源導(dǎo)致應(yīng)用程序響應(yīng)變慢。
B、CMS無(wú)法處理浮動(dòng)垃圾。在并發(fā)清除階段，用戶(hù)程序繼續(xù)運(yùn)行，可能產(chǎn)生新的內(nèi)存垃圾，這一部分垃圾出現(xiàn)在標(biāo)記過(guò)程之后，因此，CMS無(wú)法清除。這部分垃圾稱(chēng)為“浮動(dòng)垃圾“
C、需要預(yù)留一部分內(nèi)存，在垃圾回收時(shí)，給用戶(hù)程序使用。
D、基于標(biāo)記-清除算法，容易產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片，導(dǎo)致full GC（full GC進(jìn)行內(nèi)存碎片的整理）

6、 對(duì)象頭部分的內(nèi)存布局：HotSpot的對(duì)象頭分為兩部分，第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，比如哈希碼、GC分代年齡等。另外一部分用于指向方法區(qū)對(duì)象類(lèi)型數(shù)據(jù)的指針。
7、 偏向鎖：偏向鎖偏向于第一個(gè)獲取它的線(xiàn)程，如果在接下來(lái)的執(zhí)行過(guò)程，沒(méi)有其他線(xiàn)程獲取該鎖，則持有偏向鎖的線(xiàn)程永遠(yuǎn)不需要同步。（當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程獲取偏向鎖，它每次進(jìn)入這個(gè)鎖相關(guān)的同步塊，虛擬機(jī)不在進(jìn)行任何同步操作。當(dāng)有另外一個(gè)線(xiàn)程嘗試獲取這個(gè)鎖時(shí)，偏向模式宣告結(jié)束）

1、一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)survivor區(qū)不夠大或者占用量達(dá)到50%，就會(huì)把一些對(duì)象放到老年區(qū)。通過(guò)設(shè)置合理的eden區(qū)，survivor區(qū)及使用率，可以將年輕對(duì)象保存在年輕代，從而避免full GC，使用-Xmn設(shè)置年輕代的大小

2、對(duì)于占用內(nèi)存比較多的大對(duì)象，一般會(huì)選擇在老年代分配內(nèi)存。如果在年輕代給大對(duì)象分配內(nèi)存，年輕代內(nèi)存不夠了，就要在eden區(qū)移動(dòng)大量對(duì)象到老年代，然后這些移動(dòng)的對(duì)象可能很快消亡，因此導(dǎo)致full GC。通過(guò)設(shè)置參數(shù)：-XX:PetenureSizeThreshold=1000000，單位為B，標(biāo)明對(duì)象大小超過(guò)1M時(shí)，在老年代(tenured)分配內(nèi)存空間。

3、一般情況下，年輕對(duì)象放在eden區(qū)，當(dāng)?shù)谝淮蜧C后，如果對(duì)象還存活，放到survivor區(qū)，此后，每GC一次，年齡增加1，當(dāng)對(duì)象的年齡達(dá)到閾值，就被放到tenured老年區(qū)。這個(gè)閾值可以同構(gòu)-XX:MaxTenuringThreshold設(shè)置。如果想讓對(duì)象留在年輕代，可以設(shè)置比較大的閾值。

4、設(shè)置最小堆和最大堆：-Xmx和-Xms穩(wěn)定的堆大小堆垃圾回收是有利的，獲得一個(gè)穩(wěn)定的堆大小的方法是設(shè)置-Xms和-Xmx的值一樣，即最大堆和最小堆一樣，如果這樣子設(shè)置，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)堆大小理論上是恒定的，穩(wěn)定的堆空間可以減少GC次數(shù)，因此，很多服務(wù)端都會(huì)將這兩個(gè)參數(shù)設(shè)置為一樣的數(shù)值。穩(wěn)定的堆大小雖然減少GC次數(shù)，但是增加每次GC的時(shí)間，因?yàn)槊看蜧C要把堆的大小維持在一個(gè)區(qū)間內(nèi)。

5、一個(gè)不穩(wěn)定的堆并非毫無(wú)用處。在系統(tǒng)不需要使用大內(nèi)存的時(shí)候，壓縮堆空間，使得GC每次應(yīng)對(duì)一個(gè)較小的堆空間，加快單次GC次數(shù)。基于這種考慮，JVM提供兩個(gè)參數(shù)，用于壓縮和擴(kuò)展堆空間。
（1）-XX:MinHeapFreeRatio 參數(shù)用于設(shè)置堆空間的最小空閑比率。默認(rèn)值是40，當(dāng)堆空間的空閑內(nèi)存比率小于40，JVM便會(huì)擴(kuò)展堆空間
（2）-XX:MaxHeapFreeRatio 參數(shù)用于設(shè)置堆空間的最大空閑比率。默認(rèn)值是70， 當(dāng)堆空間的空閑內(nèi)存比率大于70，JVM便會(huì)壓縮堆空間。
（3）當(dāng)-Xmx和-Xmx相等時(shí)，上面兩個(gè)參數(shù)無(wú)效

6、通過(guò)增大吞吐量提高系統(tǒng)性能，可以通過(guò)設(shè)置并行垃圾回收收集器。
（1）-XX:+UseParallelGC:年輕代使用并行垃圾回收收集器。這是一個(gè)關(guān)注吞吐量的收集器，可以盡可能的減少垃圾回收時(shí)間。
（2）-XX:+UseParallelOldGC:設(shè)置老年代使用并行垃圾回收收集器。

7、嘗試使用大的內(nèi)存分頁(yè)：使用大的內(nèi)存分頁(yè)增加CPU的內(nèi)存尋址能力，從而系統(tǒng)的性能。-XX:+LargePageSizeInBytes 設(shè)置內(nèi)存頁(yè)的大小

8、使用非占用的垃圾收集器。-XX:+UseConcMarkSweepGC老年代使用CMS收集器降低停頓。

9、-XXSurvivorRatio=3，表示年輕代中的分配比率：survivor:eden = 2:3

10、JVM性能調(diào)優(yōu)的工具：
（1）jps（Java Process Status）：輸出JVM中運(yùn)行的進(jìn)程狀態(tài)信息(現(xiàn)在一般使用jconsole)
（2）jstack：查看java進(jìn)程內(nèi)線(xiàn)程的堆棧信息。
（3）jmap：用于生成堆轉(zhuǎn)存快照
（4）jhat：用于分析jmap生成的堆轉(zhuǎn)存快照（一般不推薦使用，而是使用Ecplise Memory Analyzer）
（3）jstat是JVM統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)工具?？梢杂脕?lái)顯示垃圾回收信息、類(lèi)加載信息、新生代統(tǒng)計(jì)信息等。
（4）VisualVM：故障處理工具

一、 概念：類(lèi)加載器把class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，存放在方法區(qū)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象，用來(lái)封裝類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。類(lèi)加載的步驟如下：
1、加載：查找并加載類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)（把class文件里面的信息加載到內(nèi)存里面）
2、連接：把內(nèi)存中類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并到虛擬機(jī)的運(yùn)行時(shí)環(huán)境中
（1）驗(yàn)證：確保被加載的類(lèi)的正確性。包括：

   A、類(lèi)文件的結(jié)構(gòu)檢查：檢查是否滿(mǎn)足Java類(lèi)文件的固定格式
   B、語(yǔ)義檢查：確保類(lèi)本身符合Java的語(yǔ)法規(guī)范
   C、字節(jié)碼驗(yàn)證：確保字節(jié)碼流可以被Java虛擬機(jī)安全的執(zhí)行。字節(jié)碼流是操作碼組成的序列。每一個(gè)操作碼后面都會(huì)跟著一個(gè)或者多個(gè)操作數(shù)。字節(jié)碼檢查這個(gè)步驟會(huì)檢查每一個(gè)操作碼是否合法。
   D、二進(jìn)制兼容性驗(yàn)證：確保相互引用的類(lèi)之間是協(xié)調(diào)一致的。

（2）準(zhǔn)備：為類(lèi)的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值
（3）解析：把類(lèi)中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)化為直接引用（比如說(shuō)方法的符號(hào)引用，是有方法名和相關(guān)描述符組成，在解析階段，JVM把符號(hào)引用替換成一個(gè)指針，這個(gè)指針就是直接引用，它指向該類(lèi)的該方法在方法區(qū)中的內(nèi)存位置）
3、初始化：為類(lèi)的靜態(tài)變量賦予正確的初始值。當(dāng)靜態(tài)變量的等號(hào)右邊的值是一個(gè)常量表達(dá)式時(shí)，不會(huì)調(diào)用static代碼塊進(jìn)行初始化。只有等號(hào)右邊的值是一個(gè)運(yùn)行時(shí)運(yùn)算出來(lái)的值，才會(huì)調(diào)用static初始化。

二、雙親委派模型：
1、當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器收到類(lèi)加載請(qǐng)求的時(shí)候，它首先不會(huì)自己去加載這個(gè)類(lèi)的信息，而是把該
請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給父類(lèi)加載器，依次向上。所以所有的類(lèi)加載請(qǐng)求都會(huì)被傳遞到父類(lèi)加載器中，只有當(dāng)父類(lèi)加載器中無(wú)法加載到所需的類(lèi)，子類(lèi)加載器才會(huì)自己嘗試去加載該類(lèi)。當(dāng)當(dāng)前類(lèi)加載器和所有父類(lèi)加載器都無(wú)法加載該類(lèi)時(shí)，拋出ClassNotFindException異常。
2、意義：

提高系統(tǒng)的安全性。用戶(hù)自定義的類(lèi)加載器不可能加載應(yīng)該由父加載器加載的可靠類(lèi)。（比如用戶(hù)定義了一個(gè)惡意代碼，自定義的類(lèi)加載器首先讓系統(tǒng)加載器去加載，系統(tǒng)加載器檢查該代碼不符合規(guī)范，于是就不繼續(xù)加載了）

3、定義類(lèi)加載器：如果某個(gè)類(lèi)加載器能夠加載一個(gè)類(lèi)，那么這個(gè)類(lèi)加載器就叫做定義類(lèi)加載器
4、初始類(lèi)加載器：定義類(lèi)加載器及其所有子加載器都稱(chēng)作初始類(lèi)加載器。
5、運(yùn)行時(shí)包：
（1）由同一個(gè)類(lèi)加載器加載并且擁有相同包名的類(lèi)組成運(yùn)行時(shí)包
（2）只有屬于同一個(gè)運(yùn)行時(shí)包的類(lèi)，才能訪問(wèn)包可見(jiàn)（default）的類(lèi)和類(lèi)成員。作用是 限制用戶(hù)自定義的類(lèi)冒充核心類(lèi)庫(kù)的類(lèi)去訪問(wèn)核心類(lèi)庫(kù)的包可見(jiàn)成員。
6、加載兩份相同的class對(duì)象的情況：A和B不屬于父子類(lèi)加載器關(guān)系，并且各自都加載了同一個(gè)類(lèi)。

三、特點(diǎn)：
1、全盤(pán)負(fù)責(zé)：當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器加載一個(gè)類(lèi)時(shí)，該類(lèi)所依賴(lài)的其他類(lèi)也會(huì)被這個(gè)類(lèi)加載器加載到內(nèi)存中。
2、緩存機(jī)制：所有的Class對(duì)象都會(huì)被緩存，當(dāng)程序需要使用某個(gè)Class時(shí)，類(lèi)加載器先從緩存中查找，找不到，才從class文件中讀取數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成Class對(duì)象，存入緩存中。

三、 類(lèi)加載器：
兩種類(lèi)型的類(lèi)加載器：
1、 JVM自帶的類(lèi)加載器（3種）：
（1）根類(lèi)加載器（Bootstrap）：
a、C++編寫(xiě)的，程序員無(wú)法在程序中獲取該類(lèi)
b、負(fù)責(zé)加載虛擬機(jī)的核心庫(kù)，比如java.lang.Object
c、沒(méi)有繼承ClassLoader類(lèi)
（2）擴(kuò)展類(lèi)加載器（Extension）：
a、Java編寫(xiě)的，從指定目錄中加載類(lèi)庫(kù)
b、父加載器是根類(lèi)加載器
c、是ClassLoader的子類(lèi)
d、如果用戶(hù)把創(chuàng)建的jar文件放到指定目錄中，也會(huì)被擴(kuò)展加載器加載。
（3）系統(tǒng)加載器（System）或者應(yīng)用加載器(App)：
a、Java編寫(xiě)的
b、父加載器是擴(kuò)展類(lèi)加載器
c、從環(huán)境變量或者class.path中加載類(lèi)
d、是用戶(hù)自定義類(lèi)加載的默認(rèn)父加載器
e、是ClassLoader的子類(lèi)

2、用戶(hù)自定義的類(lèi)加載器：
（1）Java.lang.ClassLoader類(lèi)的子類(lèi)
（2）用戶(hù)可以定制類(lèi)的加載方式
（3）父類(lèi)加載器是系統(tǒng)加載器
（4）編寫(xiě)步驟：
A、繼承ClassLoader
B、重寫(xiě)findClass方法。從特定位置加載class文件，得到字節(jié)數(shù)組，然后利用defineClass把字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)化為Class對(duì)象
（5）為什么要自定義類(lèi)加載器？
A、可以從指定位置加載class文件，比如說(shuō)從數(shù)據(jù)庫(kù)、云端加載class文件
B、加密：Java代碼可以被輕易的反編譯，因此，如果需要對(duì)代碼進(jìn)行加密，那么加密以后的代碼，就不能使用Java自帶的ClassLoader來(lái)加載這個(gè)類(lèi)了，需要自定義ClassLoader，對(duì)這個(gè)類(lèi)進(jìn)行解密，然后加載。

問(wèn)題：Java程序?qū)︻?lèi)的執(zhí)行有幾種方式：
1、 主動(dòng)使用（6種情況）：
JVM必須在每個(gè)類(lèi)“首次 主動(dòng)使用”的時(shí)候，才會(huì)初始化這些類(lèi)。
（1） 創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例
（2） 讀寫(xiě)某個(gè)類(lèi)或者接口的靜態(tài)變量
（3） 調(diào)用類(lèi)的靜態(tài)方法
（4） 同過(guò)反射的API（Class.forName()）獲取類(lèi)
（5） 初始化一個(gè)類(lèi)的子類(lèi)
（6） JVM啟動(dòng)的時(shí)候，被標(biāo)明啟動(dòng)類(lèi)的類(lèi)（包含Main方法的類(lèi)）
只有當(dāng)程序使用的靜態(tài)變量或者靜態(tài)方法確實(shí)在該類(lèi)中定義時(shí)，該可以認(rèn)為是對(duì)該類(lèi)或者接口的主動(dòng)使用。
2、 被動(dòng)使用：除了主動(dòng)使用的6種情況，其他情況都是被動(dòng)使用，都不會(huì)導(dǎo)致類(lèi)的初始化。
3、 JVM規(guī)范允許類(lèi)加載器在預(yù)料某個(gè)類(lèi)將要被使用的時(shí)候，就預(yù)先加載它。如果該class文件缺失或者存在錯(cuò)誤，則在程序“首次 主動(dòng)使用”的時(shí)候，才報(bào)告這個(gè)錯(cuò)誤。（Linkage Error錯(cuò)誤）。如果這個(gè)類(lèi)一直沒(méi)有被程序“主動(dòng)使用”，就不會(huì)報(bào)錯(cuò)。

類(lèi)加載機(jī)制與接口：
1、 當(dāng)Java虛擬機(jī)初始化一個(gè)類(lèi)時(shí)，不會(huì)初始化該類(lèi)實(shí)現(xiàn)的接口。
2、 在初始化一個(gè)接口時(shí)，不會(huì)初始化這個(gè)接口父接口。
3、 只有當(dāng)程序首次使用該接口的靜態(tài)變量時(shí)，才導(dǎo)致該接口的初始化。

ClassLoader：
1、 調(diào)用Classloader的loadClass方法去加載一個(gè)類(lèi)，不是主動(dòng)使用，因此不會(huì)進(jìn)行類(lèi)的初始化。

類(lèi)的卸載：
1、 有JVM自帶的三種類(lèi)加載器（根、擴(kuò)展、系統(tǒng)）加載的類(lèi)始終不會(huì)卸載。因?yàn)镴VM始終引用這些類(lèi)加載器，這些類(lèi)加載器使用引用他們所加載的類(lèi)，因此這些Class類(lèi)對(duì)象始終是可到達(dá)的。
2、 由用戶(hù)自定義類(lèi)加載器加載的類(lèi)，是可以被卸載的。

補(bǔ)充：

JDK和JRK

（1）JDK ： Java Development Kit，開(kāi)發(fā)的時(shí)候用到的類(lèi)包。
（2）JRE ： Java Runtime Environment，Java運(yùn)行的基礎(chǔ)，包含運(yùn)行時(shí)需要的所有類(lèi)庫(kù)。

圖解java文件轉(zhuǎn)化成機(jī)器碼

JVM虛擬機(jī)先將java文件編譯成class文件（字節(jié)碼文件），然后再將class文件轉(zhuǎn)換成所有操作系統(tǒng)都能運(yùn)行的機(jī)器指令。