JVM概述

JVM（Java Virtual Machine）的組成

JVM 是JRE的一部分。他是一個虛構出來的計算機，是經過在實際的計算機上仿真模擬各類計算機功能來實現的。JVM有本身完善的硬件架構，如處理器、堆、棧、寄存器等，還有相應的指令系統。Java語言最重要的特色就是跨平臺。使用JVM就是爲了支持與操做系統無關，實現跨平臺。

JVM內存區域劃分

JVM的內部體系結構分爲三部分，分別是:類加載器（ClassLoader）子系統，運行時數據區和執行引擎。

類加載器

每個java虛擬機都由一個類加載器子系統（class loader subSystem），負責加載程序中的類型（類和接口），並賦予惟一的名字。每個java虛擬機都由一個執行引擎（execution engine）負責執行被加載類中包含的指令。JVM的兩種類加載器包括：啓動類裝載器和用戶自定義類裝載器，啓動類裝載器是JVM實現的一部分，用戶自定義類裝載器則是Java程序的一部分，必須是ClassLoader類的子類。

執行引擎：它或者在執行字節碼，或者執行本地方法

運行時數據區：方法區，堆，java棧，PC寄存器，本地方法棧

方法區和堆由全部線程共享

• 堆：存放全部程序在運行時建立的對象。 - 方法區：當JVM的類裝載器加載.class文件，並進行解析，把解析的類型信息放入方法區。

Java棧和PC寄存器由線程獨享

JVM棧是線程私有的，每一個線程建立的同時都會建立JVM棧，JVM棧中存放的爲當前線程中局部基本類型的變量（java中定義的八種基本類型：boolean、char、byte、short、int、long、float、double）、部分的返回結果以及Stack Frame，非基本類型的對象在JVM棧上僅存放一個指向堆上的地址。

本地方法棧：存儲本地方法調用的狀態

JVM運行時數據區

由於jvm運行時的數據區對咱們開發來講仍是特別重要要掌握的知識因此單拎開來西說下。

方法區域（Method Area） 在Sun JDK中這塊區域對應的爲PermanetGeneration，又稱爲持久代。

方法區域存放了所加載的類的信息（名稱、修飾符等）、類中的靜態變量、類中定義爲final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息，當開發人員在程序中經過Class對象中的getName、isInterface等方法來獲取信息時，這些數據都來源於方法區域，同時方法區域也是全局共享的，在必定的條件下它也會被GC，當方法區域須要使用的內存超過其容許的大小時，會拋出OutOfMemory的錯誤信息。

堆（Heap） 它是JVM用來存儲對象實例以及數組值的區域，能夠認爲Java中全部經過new建立的對象的內存都在此分配，Heap中的對象的內存須要等待GC進行回收。

堆是JVM中全部線程共享的，所以在其上進行對象內存的分配均須要進行加鎖，這也致使了new對象的開銷是比較大的

Sun Hotspot JVM爲了提高對象內存分配的效率，對於所建立的線程都會分配一塊獨立的空間TLAB（Thread Local Allocation Buffer），其大小由JVM根據運行的狀況計算而得，在TLAB上分配對象時不須要加鎖，所以JVM在給線程的對象分配內存時會盡可能的在TLAB上分配，在這種狀況下JVM中分配對象內存的性能和C基本是同樣高效的，但若是對象過大的話則仍然是直接使用堆空間分配

TLAB僅做用於新生代的Eden Space，所以在編寫Java程序時，一般多個小的對象比大的對象分配起來更加高效。

JavaStack(java的棧)：虛擬機只會直接對Javastack執行兩種操做：以幀爲單位的壓棧或出棧 每一個幀表明一個方法，Java方法有兩種返回方式，return和拋出異常，兩種方式都會致使該方法對應的幀出棧和釋放內存。

幀的組成：局部變量區（包括方法參數和局部變量，對於instance方法，還要首先保存this類型，其中方法參數按照聲明順序嚴格放置，局部變量能夠任意放置），操做數棧，幀數據區（用來幫助支持常量池的解析，正常方法返回和異常處理）。

ProgramCounter(程序計數器) 每個線程都有它本身的PC寄存器，也是該線程啓動時建立的。PC寄存器的內容老是指向下一條將被執行指令的餓地址，這裏的地址能夠是一個本地指針，也能夠是在方法區中相對應於該方法起始指令的偏移量。

若thread執行Java方法，則PC保存下一條執行指令的地址。若thread執行native方法，則Pc的值爲undefined

Nativemethodstack(本地方法棧)：保存native方法進入區域的地址 依賴於本地方法的實現，如某個JVM實現的本地方法藉口使用C鏈接模型，則本地方法棧就是C棧，能夠說某線程在調用本地方法時，就進入了一個不受JVM限制的領域，也就是JVM能夠利用本地方法來動態擴展自己。

JVM垃圾回收

JVM垃圾回收 Sun的JVMGenerationalCollecting(垃圾回收)原理是這樣的：把對象分爲年青代(Young)、年老代(Tenured)、持久代(Perm)，對不一樣生命週期的對象使用不一樣的算法。(基於對對象生命週期分析)

一般咱們說的JVM內存回收老是在指堆內存回收，確實只有堆中的內容是動態申請分配的，因此以上對象的年輕代和年老代都是指的JVM的Heap空間，而持久代則是以前提到的MethodArea，不屬於Heap。

GC的基本原理：將內存中再也不被使用的對象進行回收，GC中用於回收的方法稱爲收集器，因爲GC須要消耗一些資源和時間，Java在對對象的生命週期特徵進行分析後，按照新生代、舊生代的方式來對對象進行收集，以儘量的縮短GC對應用形成的暫停

（1）對新生代的對象的收集稱爲minor GC；

（2）對舊生代的對象的收集稱爲Full GC；

（3）程序中主動調用System.gc()強制執行的GC爲Full GC。

不一樣的對象引用類型， GC會採用不一樣的方法進行回收，JVM對象的引用分爲了四種類型：

（1）強引用：默認狀況下，對象採用的均爲強引用（這個對象的實例沒有其餘對象引用，GC時纔會被回收）

（2）軟引用：軟引用是Java中提供的一種比較適合於緩存場景的應用（只有在內存不夠用的狀況下才會被GC）

（3）弱引用：在GC時必定會被GC回收

（4）虛引用：因爲虛引用只是用來得知對象是否被GC

Young（年輕代） 年輕代分三個區。一個Eden區，兩個Survivor區。大部分對象在Eden區中生成。當Eden區滿時，還存活的對象將被複制到Survivor區（兩個中的一個），當這個Survivor區滿時，此區的存活對象將被複制到另一個Survivor區，當這個Survivor去也滿了的時候，從第一個Survivor區複製過來的而且此時還存活的對象，將被複制年老區(Tenured。須要注意，Survivor的兩個區是對稱的，沒前後關係，因此同一個區中可能同時存在從Eden複製過來對象，和從前一個Survivor複製過來的對象，而複製到年老區的只有從第一個Survivor去過來的對象。並且，Survivor區總有一個是空的。

Tenured（年老代） 年老代存放從年輕代存活的對象。通常來講年老代存放的都是生命期較長的對象。

Perm（持久代） 用於存放靜態文件，現在Java類、方法等。持久代對垃圾回收沒有顯著影響，可是有些應用可能動態生成或者調用一些class，例如Hibernate等，在這種時候須要設置一個比較大的持久代空間來存放這些運行過程當中新增的類。持久代大小經過-XX:MaxPermSize=進行設置。