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jvm概述
为什么学习jvm
高级程序员了解需要。
jvm作用
jvm负责把编译后的字节码转换为机器码。
jvm整体组成部分
类加载部分：把硬盘上的字节码加载到内存中(运行时数据区)。
运行时数据区：存储运行时产生的各种数据，类信息，对象信息...
执行引擎：负责将字节码转为机器码。
本地发放接口：调用本地方法 。(启动线程 start0())
垃圾回收器：
jvm类加载系统
负责将硬盘上的字节码文件加载到jvm中，生成类的class对象，存储在方法区；
类就是一个模板；
类加载过程
1、加载：
以二进制文件流进行读取，在内存中生成类的class对象
2、链接：
验证：验证字节码的结构是否正确
准备：为类的静态属性进行初始化的赋值
解析：把字节码的符号引用 替换成 内存中的直接引用地址
字节码查看：javap -verbose Demo.class
3、初始化
类初始化阶段主要是为类中的静态成员进行赋值；
因为类加载执行完初始化阶段才说明类加载完成了。
类在哪些情况下会被加载
- 调用类中静态成员(变量，方法)
- new类的对象
- 在类中执行main()
- 反射加载类 class.dorName("地址")
- 子类被加载会带动父类被加载
类不会被加载
1、类作为数组类型
2、只是访问类中静态的常量
类加载器分类
类加载器是负责读取类的功能
站在jvm角度上
引导类加载器(不是用java写的，是用c/c++)，负责读取java中底层数据库
java写的类加载器(用来读取我们写的应用程序)
再细分类加载器
1、启动类加载器
c/c++语言实现，负责加载Java核心类库(系统库 Java.lang)
2、扩展类加载器
用Java语言来实现的，继承自classloader,加载jre下面扩展类的jre/lib/ext目录
3、应用程序类加载器
用Java语言实现的，继承classloader类，用来加载我们自己开发的应用程序类
双亲委派机制
当加载一个类的时候，它总是先向上加载它的父级类加载器，确保把系统中的类优先的加载；
直到父级的类找不到时，再逐级向下，让子级类加载器加载；
如果子级也找不到，最终抛类找不到异常。
防止我们自己写的类替换了系统中类。
如何打破双亲委派机制
自定义加载器
jvm运行时数据区
概述
存储运行时产生的各种数据
程序计数器
程序计数器用来记录每一个线程执行的指令位置；
速度是最快的，而且是线程私有的(每一个线程都会有一个计数器);
此区域不会出现内存溢出(不够用)，也不会出现垃圾回收。
java虚拟机栈
栈是运行的，解决程序方法执行，在虚拟机栈中是用来运行Java自己写的方法的；
调用方法，方法入栈，运行结束出栈(先进后出，栈顶的方法，成为当前栈帧)；
虚拟机栈是线程私有的，线程之间互相隔离；
一个方法就是一个栈帧，在栈帧中存储局部变量，运行结果......
栈区域不存在垃圾回收，但是会存在内存溢出问题。
栈帧中存储什么内容
1、局部变量表
int a = 10;
int b = 10;
2、操作数栈
int c = a + b;
3、方法返回地址
本地方法栈
本地方法栈是用来执行调用的本地方法的。
是线程私有的，不会存在垃圾回收；
会出现内存溢出的问题。
堆
堆的作用是用来存储Java语言产生的对象的；
是运行时数据区中最大的一块内存空间，空间大小可以设置；
堆空间是所有线程共享的；
堆空间是垃圾回收的重点区域，堆中没有被使用到的垃圾堆下，会被垃圾回收器回收掉。
堆空间区域划分
新生区(新生代 年轻代)：
伊甸园区：
幸存者0区：
幸存者1区：
老年区(老年代)：
为什么分区（代）
可以将不同生命周期的对象，存储再不同的区域，针对不同的区域采取不同的垃圾回收算法，使得垃圾回收策略更加优化。
对象创建内存分配过程
新创建的对象都存储在伊甸园区，当垃圾回收时，将还被使用的对象转移至某一个幸存者区，将伊甸园区垃圾对象进行清除，当下一次垃圾回收时，将伊甸园区存活的对象与当前正在使用的幸存者区存活的对象，转移到另一个幸存者区(每一次会空闲幸存者区)。
当一个对象经历过15次垃圾回收后，仍然存活，那么就把该对象转移到老年代。；
老年代比较少进行垃圾回收，在老年代空间不足时，会进行垃圾回收；
当回收后内存仍然不足时，会触发FULLGC(整堆收集 应尽量避免);
当整堆收集后，它仍然不够使用，那么就会出现内存溢出错误 ---OOM(OutOFMemoryError)
jvm调优
可以根据程序具体的使用场景，对运行时数据区的各种空间大小进行调整 例如堆、方法区。
对垃圾回收器进行选择
方法区
方法区主要用来存储加载的类信息
方法区的大小是可以设置的
方法区也会进行垃圾回收，方法区也可能出现内存溢出问题
方法区的垃圾回收
方法区的垃圾回收，是对类信息进行回收的
类信息不再被使用，类信息也可以被卸载
卸载条件
该类产生的对象不存在了
该类的class对象，也不再被使用了
加载给类的类加载器也被回收了
本地方法接口
是虚拟机中专门用来调用本地方法的接口。
什么是本地方法
在Java中被 native关键字 修饰的方法，没有方法体，不是用Java语言实现的方法，用c/c++在操作系统底层实现的方法。
没有方法体：void a(); abstract方法也没方法体。
eg:
Object hashCode() 获取对象内存地址 涉及到读取内存；
IO中读文件(输入文件 操作硬盘) read0();
启动线程 native void start0(); 启动线程，就是把这个线程注册到操作系统。
Java中为什么要调用本地方法
因为Java属于应用层(上升)语言，有时候，需要对硬件系统资源进行调用；
此时就不方便，在一个系统资源不允许应用程序直接调用；
直接调用可能会造成改写底层，影响较大。
那就需要通过本地方法 调用操作硬件资源。
执行引擎
执行引擎是虚拟机核心部件之一；
主要作用是将加载到虚拟机中的字节码 再次 转换为机器码(字节码并不是系统能够直接执行的机器码)。
执行引擎可以通过解释/编译两种方式 实现字节码转为机器码。
Java程序执行过程中涉及两次编译
第一次 hello.java(源代码 通过jdk javac调用编译器)--->hello.class文件 称为前端编译；
第二次 通过执行引擎 将字节码 编译为 机器码 称为后端编译。
将字节码转换为机器码有两种方式：
解释器(解释执行)：对字节码逐行进行解释翻译，重复性代码，也是每次都要解释执行，效率低。
编译器(编译执行)：对某段字节码进行整体编译，然后存储起来，以后使用时不需要编译了，效率高。
编译器会针对执行过程中的热点代码进行编译，并缓存起来。
为什么Java是半编译半解释执行
程序开始运行时，解释器可以立即发挥作用，投入使用；
而编译器虽然执行效率高，但是前期需要对热点代码进行跟踪和编译，需要消耗时间。
垃圾回收
什么是垃圾对象
指在运行程序中没有任何指向的引用对象(没有任何引用指向的对象)。
垃圾对象如果不清理，新的对象可能没有足够的空间，可能会导致内存溢出问题
垃圾回收发展
早期c/c++这类语言，内存管理是手动的，使用时申请，使用完后手动释放。
优点：对内存管理更加精确，效率高；
缺点：增加程序员负担，控制不好，容易出事(忘了释放，误操作内存空间)。
后来就发展为自动回收：
java,c#...都采用自动垃圾回收
优点：解放程序员；
缺点：会占用一些内存空间(垃圾不是出现后立即回收的)，降低了程序员管理内存的能力。
哪些区域会出现垃圾回收
堆 产生的对象 频繁回收年轻代，较少回收老年代
方法区 类信息卸载 整堆收集时，会进行回收 FULL GC
内存溢出与内存泄漏
内存溢出：
内存不够用了
内存泄漏：
系统中哪些用不到的，又不能回收的对象
eg：
单例对象；
数据库连接对象，IO流，socket这些提高close()的类 用完之后，没有关闭，垃圾回收器，是 不能主动回收这些对象的。
内存泄漏，虽然不会直接除法内存溢出，但是长期有对象不能被回收，也是导致内存溢出的原因之一。
Stop the World
垃圾回收时会经历两个阶段：一是标记阶段，二是回收阶段，在标记和回收时，需要我们的用户线程暂停，不暂停标记和回收时肯会造成错标和漏标。
垃圾回收阶段算法
1、垃圾标记阶段
将虚拟机中不再被任何引用指向的对象标记出来，在垃圾回收阶段，就会将标记对象进行回收
垃圾标记阶段相关算法：
引用计数算法
存在缺陷，没有被虚拟机所使用。
设计思想：在我们的对象中维护一个整数计数器变量，当有引用指向对象时，我们的计数器加一，相反就减一(引用断开)。
优点：设计实现简单，容易分辨我们的对象是否是垃圾对象。
缺点：需要维护一个变量存储引用数量，需要频繁的修改引用计数器变量，占空间，还耗时；
最重要的是无法解决循环引用问题。
可达性分析算法（根搜索算法）
设计思想：从一些可以被称为GCRoots的对象开始向下查找，只要某一个对象与GCRoots对象有联系的，可以判断对象时被调用的，与GCRoots对象引用链没有任何关系的对象，可以视为垃圾对象。
哪些对象可以视为GCRoots(根对象)
1、虚拟机栈中(被调用的方法)所使用的对象(活跃对象)；
2、类中的静态属性；
3、虚拟机中使用的系统类对象。
对象的finalization机制
Object类中有一个finalize()方法，这个方法是在对象被回收之前，由虚拟机自动调用，在对象被回收前需要执行的一些操作就可以在此方法中编写。
finalize()可以在子类中重写。
finalize()方法只会被调用一次(第一次被判定为垃圾，要对其回收，调用finalize()，对象有可能又被引用了，对象就不能被回收，当下一次被判定为垃圾对象时，就不会再调用finalize())。
复活后然后呢？
由于finalize()方法的存在，被标记为垃圾的对象也不是非死不可的。
可以将对象分为三种状态：
可触及：被GCRoots引用的，不是垃圾对象；
可复活的：被判定为垃圾的，但是finalize()方法还没有被调用的；
不可触及的：被判定为垃圾的，finalize()已经被调用过了。
2、垃圾回收阶段
1、标记-复制算法（Copying）
将内存可以分为较小的块，当发生垃圾回收时，将一个区域中存活的对象复制到另一个区域，在另一个区域从头开始排列，清除当前垃圾回收的区域。
优点：清理之后，内存没有碎片；
不足：回收时，需要移动对象，所以适合小内存块，而且存活对象少的情况。
适合新生代。
2、标记-清除算法（Mark-Sweep）
将被标记为垃圾的对象的地址进行记录，后面如果分配新对象，判断垃圾对象的空间是否能够存储下新的对象，如果可以存储下，用新对象直接覆盖垃圾对象即可；
存活对象是不发生移动的。
优点：对象不移动；
不足：回收后内存中会出现碎片。
3、标记-压缩算法（Mark-Compact ）
将存活的对象会移动到内存区域的一端，按顺序排列(压缩)，清除边界以外的空间；
在标记清除的基础上进行一次内存够管理。
优点：回收后没有内存碎片。
标记-清除和标记-压缩对比：
标记-清除：不移动存活对象；
标记-压缩：会移动存活对象；
两者都适合老年代对象回收。
先使用标记-清除，当老年代空间不足，或者不能再存储一个较大的对象，再使用标记-压缩算法。
总结
垃圾回收时，根据不同的分区采用不同的回收算法。
新生代：标记-复制；
老年代：标记-清除、标记-压缩。
垃圾回收器
什么是垃圾回收器
垃圾回收器是堆垃圾回收过程的一个实践者(落地)
不同的虚拟机中垃圾回收器的种类也是很多的
有哪些垃圾回收器
从线程数量上分类
单线程：垃圾回收器只要一个；
多线程：垃圾回收器有多个。
从工作模式上进行划分
独占式：垃圾回收线程执行时，其他用户线程需要暂停(stop the world)；
并发式：垃圾回收线程和用户线程可以做到并发执行。
从分区角度上分：
新生代：
老年代：
垃圾收集器性能指标
吞吐量：
用户线程暂停时间(重点)：
回收时内存开销：
常见垃圾收集器
Serial：单线程，新生代
Serial Old：单线程，老年代
ParNew：多线程新生代收集器
Parallel Scavenge：多线程新生代收集器
Parallel Old：多线程老年代收集器
CMS：
多线程，老年代收集器，开创了垃圾收集线程与用户线程并发执行的先例
并发标记清除收集器
初始标记--独占执行
并发标记--并发执行
重新标记--独占执行
并发清除-并发执行
G1：
G1垃圾回收器，继承了CMS中，垃圾收集线程和用户线程并行执行的特点，减少了用户线程暂停时间。
同时将新生代和老年代的各个区域又划分成多个更小的区域，对每一个区域进行跟踪，优先回收价值高的区域(垃圾多的区域，例如可以把伊甸园区分成好几个小的区域)。
提升回收效率，提高了吞吐量，不再区分年轻代和老年代，可以做到对整个堆进行回收。
非常适合服务器端程序，大型项目。
设置垃圾回收器
打印默认垃圾回收器
-XX:+PrintCommandLineFlags -version
打印垃圾回收详细信息
-XX:+PrintGCDetails -version
设置默认垃圾回收器
-XX:+UseG1GC