JVM体系总结

⼯作时通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令实现代码流程控制，分⽀、循环、跳转、异常处理、

保证每条线程切换后可以恢复到正确的位置，每条线程在方法执行时都需要一个私有的计数器，相互独立，互不干扰。

每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

栈帧

程序运行中栈可能会出现两种错误

本地⽅法被执⾏的时候，在本地⽅法栈也会创建⼀个栈帧，⽤于存放该本地⽅法的局部变量表、操作数 栈、动态链接、出⼝信息

描述

分代结构

字符串常量池

为什么分代？将对象根据存活概率进行分类，对存活时间长的对象，放到固定区从而减少扫描垃圾时间及GC频率。针对分类进行不同的垃圾回收算法，对算法扬长避短。

会出现的异常

java堆参数配置

在JDK1.7之前存在 其实方法去属于 堆的逻辑部分 但 是它却有⼀个别名叫做 Non-Heap（⾮堆），⽬的应该是与 Java 堆区分开来

方法区和永久代的区别

元空间

运⾏时常量池

Eden区内存足够

Eden区内存不足

如果对象超过设置大小 或者 Eden区minor GC后都不能存放的对象会直接进入老年代

多次Miner GC后超过年龄阈值的存活下来的对象

Hotspot 遍历所有对象时，按照年龄从小到大对其所占用的大小进行累积，当累积的某个年龄大小超过了 survivor 区的一半时，取这个年龄和 MaxTenuringThreshold 中更小的一个值，作为新的晋升年龄阈值

这种情况会把存活的对象部分挪到老年代，部分可能还会放在Survivor区

在执行任何一次Minor GC之前，JVM都会检查一下老年代的可用连续空间大于新生代对象总大小或者历次晋升的平均大小，就会进行 Minor GC，否则将进行 Full GC。

算法逻辑是这样的：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加 1；当引用失效时，计数器就减 1；任何时刻计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的

可达性分析来判定对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一系列被称为 “GC Roots” 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain）, 当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连（即从 GC Roots 到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。

可以作为gc roots的对象

强引用

软引用

弱引用

虚引用

即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是 “非死不可”的，这时候它们暂时处于 “缓刑” 阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：如果对象在进行可达性分析后发现没有与 GC Roots 相连接的引用链，那它将会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行 finalize() 方法。当对象没有覆盖 finalize() 方法，或者 finalize() 方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为 “没有必要执行”。

　　如果这个对象被判定为有必要执行 finalize() 方法，那么这个对象将会放置在一个叫做 F-Queue 的队列之中，并在稍后由一个虚拟机自动创建的、低优先级的 Finalizer 线程去执行它。这里的 “执行” 是指虚拟机会触发这个方法，但不承诺会等待它运行结束，这样做的原因是，如果一个对象在 finalize() 方法中执行缓慢，或者发生死循环（更极端的情况），将很可能会导致 F-Queue 队列中其他对象永久处于等待，甚至导致整个内存回收系统崩溃。finalize() 方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后 GC 将对 F-Queue 中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象要在 finalize() 中成功拯救自己，只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可，比如在自己（this 关键字）赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那在第二次标记时它将被移除出 “即将回收” 的集合；如果对象这个时候还没有逃脱，那基本上它就真的被回收了。

过程：标记  和  清除

缺点

过程

优点

缺点

应用

过程

优点

应用

一般将java堆分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

新生代

年老代

串行收集器（Serial）

串行收集器 Serial Old

Parallel Scavenge

Parallel Old

serial多线程版本，虚拟机server模式下首选新生代收集器

优点

缺点

调优

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是 HotSpot 虚拟机第一款真正意义上的并发收集器，它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程（基本上）同时工作。

过程

由于整个过程中消耗最长的并发标记和并发清除过程收集器线程都可以与用户线程一起工作，所以，CMS收集器内存回收与用户一起并发执行的，大大减少了暂停时间。

优点

缺点

标记清除算法

并行与并发：G1 能充分利用 CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个 CPU（CPU 或者 CPU 核心）来缩短 Stop-The-World 停顿时间。部分其他收集器原本需要停顿 Java 线程执行的 GC 动作，G1 收集器仍然可以通过并发的方式让 java 程序继续执行。

分代收集：虽然 G1 可以不需要其他收集器配合就能独立管理整个 GC 堆，但是还是保留了分代的概念。

空间整合：与 CMS 的“标记-清除”算法不同，G1 从整体来看是基于“标记-整理”算法实现的收集器；从局部上来看是基于“标记-复制”算法实现的。

可预测的停顿：这是 G1 相对于 CMS 的另一个大优势，降低停顿时间是 G1 和 CMS 共同的关注点，但 G1 除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为 M 毫秒的时间片段内。

G1 收集器在后台维护了一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先选择回收价值最大的 Region(这也就是它的名字 Garbage-First 的由来) 。这种使用 Region 划分内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了 G1 收集器在有限时间内可以尽可能高的收集效率（把内存化整为零）

G1收集器将堆内存划分多个大小相等的独立区域（Region），并且能预测暂停时间，能预测原因它能避免对整个堆进行全区收集。G1跟踪各个Region里的垃圾堆积价值大小（所获得空间大小以及回收所需时间），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region，从而保证了再有限时间内获得更高的收集效率。

过程

优点

堆布局

该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java堆中不存在该类的任何实例。

加载该类的 ClassLoader 已经被回收。

该类对应的 java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

当前对象没有覆盖finalize

finalize已经被调用过

该对象加入F-Queue队列，后续由低优先级的Finalizer线程去执行

finalize是对象逃脱回收的最后一次机会，只要将this与引用链上任何一个对象建立关联即可

通过全类名获取定义此类的二进制字节流

将字节流所代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构

在内存中生成该Class对象，作为方法区该类的数据访问入口

确保Class文件字节流包含的信息符合当前虚机要求不会危害虚机自身安全

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中分配。

将常量池的符号引用替换为直接引用

初始化阶段是执行初始化方法 <clinit> ()方法的过程，是类加载的最后一步，这一步 JVM 才开始真正执行类中定义的 Java 程序代码(字节码)

clinit()（class init）

对于初始化阶段，虚拟机严格规范了有且只有 5 种情况下，必须对类进行初始化(只有主动去使用类才会初始化类)

equals

isAssignableFrom&nbsp;

isInstance

instanceof

启动类加载器（bootstrap classloader）

扩展类加载器（extesion classloader）

应用程序类加载器（application classloader）

过程

非强制性约束

适用场合 ：堆内存规整（即没有内存碎片）的情况下。原理 ：用过的内存全部整合到一边，没有用过的内存放在另一边，中间有一个分界指针，只需要向着没用过的内存方向将该指针移动对象内存大小位置即可。使用该分配方式的 GC 收集器：Serial, ParNew

适用场合 ： 堆内存不规整的情况下。原理 ：虚拟机会维护一个列表，该列表中会记录哪些内存块是可用的，在分配的时候，找一块儿足够大的内存块儿来划分给对象实例，最后更新列表记录。使用该分配方式的 GC 收集器：CMS

-l：输出完整的进程名和主类的包路径
-m：输出虚拟机启动时传递给主类main()方法的参数
-v：输出虚拟机进程启动时的JVM参数
-q：只输出进程ID，省略主类的名称信息
-Joption：将选项传递给Java虚拟机，如-Xms、-Xmx等
-help：显示帮助信息

-class: 监视类装载、卸载数量、总空间、耗时等信息

-compiler: 监视JIT编译器编译的数量、时间、失败的数量等信息

-gc: 监视堆内存使用情况、GC情况等信息

-gccapacity: 监视堆内存容量、使用情况等信息

-gcnew: 监视新生代GC情况

-gcnewcapacity: 监视新生代内存容量、使用情况等信息

-gcold: 监视老年代GC情况

-gcoldcapacity: 监视老年代内存容量、使用情况等信息

-gcutil: 监视GC总体情况，包括堆内存使用率、GC时间占比等信息

-printcompilation: 输出已经被JIT编译的方法列表和编译状态

-uptime: 显示JVM启动以来的时间和加载类数

interval:查询间隔

count:查询总次数

jstat -class -t 18112 2s 2

用来定位线程出现长时间停顿原因，线程死锁、死循环、请求外部资源长时间等待等

前4字节

唯一作用:确定能否被虚拟机接受（图片格式也有魔数，入gif、jpeg）

不用扩展名来识别，因为扩展名可以随意改动

魔数后4个字节

5、6字节为次版本号（Minor Version）

7、8字节为主版本号（Major Version）

虚拟机拒绝执行超过其版本号的Class

紧接着版本号后，长度不固定

class文件中资源仓库

常量池入口：constant_pool_count,代表常量数量

类型

紧接着常量池两个字节，access_flags

类还是接口、是否public、是否abstract、是否final

按顺序排列在访问标志后

类索引：确定类的全限定名

父索引：确定父类全限定名

接口索引集合：实现接口列表

描述接口或者类中声明的变量

类型

组成

描述接口或类声明的方法

组成

Class文件中方法的特征签名包括返回值，即两个方法出了返回值其他都一样也可以共存于Class文件中

属性类型

Java 虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题

如果内存够用就不回收，如果不够用了就回收

只要遇到垃圾回收，不管内存够不够用都会回收

形同虚设，不管什么时候都有可能被回收

减少 full GC过程中的 STW（stop work）时间 

减少 full GC次数