JVM

C++实现，不能通过getParent获取，String类是由引导类加载器加载的
Java的核心类库（rt.jar、resource.jar、sun.boot.class.path路径下的内容）都由引导类加载器加载

并不继承ClassLoader，没有父类加载器

加载扩展类和应用程序类加载器，并指定为它们的父类加载器

出于安全考虑，BootStrap只加载包名为java、javax、sun等开头的类

java语言编写

派生于ClassLoader类

父类为启动类加载器

从java.ext.dirs系统属性所指定的目录下加载库，或从jdk安装目录的jre/lib/ext子目录下加载类库

java语言编写

派生于ClassLoader

父类加载器为扩展类加载器

负责加载环境变量classpath或系统属性，java.class.path指定路径下的类库

该类是程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都由它完成加载

通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器

起因

实现步骤

获取当前类的

获取当前线程上下文的

获取系统的

获取调用者的

文件格式验证

元数据验证

字节码验证

符号引用验证

• 定义了一个数字数组，主要用于存储方法参数和定义在方法内的局部变量

• 因为是在线程的栈帧里，所以不存在数据安全问题

• 局部变量表的大小编译期就确定下来的，保存在方法的code的“局部变量最大槽数”，方法运行期间大小不改变

• 方法调用嵌套的次数由栈的大小决定。一般来说，栈越大，方法可嵌套的次数越多

• 局部变量表中的变量只在当前调用方法中有效。在方法执行时，虚拟机通过局部变量表完成参数值到参数变量列表的传递过程，当方法调用结束后，随着方法栈帧的销毁，局部变量表随之销毁

参数值的存放总是从局部变量数组的index 0 开始，到index -1结束

局部变量表中，最基础的存储单位是slot(槽)

局部变量表中

jvm为每个slot分配一个访问索引，通过这个索引即可访问到局部变量表中的局部变量值

对于占两个槽（64位变量）的，访问它的第一个索引即可

实例方法被调用时，它的参数和局部变量会按照顺序复制到一个个slot中

如果当前方法是构造方法，或实例方法，那index 0 处的slot放的是参数this

栈帧找那个的局部变量表中的槽位是可以重复利用的

类变量与局部变量

变量的分类

栈帧中，与性能调优关系最密切的就是局部变量表。在方法执行时虚拟机利用局部变量表完成方法的传递

局部变量表中的变量是重要的垃圾回收节点，只要被局部变量表中的变量直接或间接引用的对象都不会被回收。

每个栈帧都有的，随着栈帧的创建而创建，刚创建时是空的

方法执行时，根据字节码指令，往栈中写入或提取数据，入栈或出栈

栈的深度是明确的，编译期就确定的，就是字节码方法的code的max_stack的值

操作数栈并非通过索引访问数据的，只是通过出栈和入栈完成对数据的一次操作

如果被调用的方法有返回值，其返回值会被压入当前栈帧的操作数栈中，并更新pc寄存器下一条指令

解释引擎是基于栈实现的，说的就是操作数栈

操作数栈中的数据类型必须与字节码指令中的数据类型严格匹配，由编译器在编译阶段进行验证，同时在类加载的类检验阶段的数据流分析阶段再次验证

栈顶缓存技术

将符号引用转换为调用方法的直接引用

指向运行时常量池的该栈帧所属方法的引用

链接

绑定

方法

重写的本质

虚方法表

存放调用该方法的PC寄存器的值

方法正常退出时，调用者的的PC寄存器的值作为返回地址，即调用该方法的指令的下一条指令的地址

通过异常退出的，返回地址通过异常表确定，栈帧中一般不会保存这些信息

方法的退出就是栈帧出栈，此时需要恢复上层方法的局部变量表、操作数栈、将返回值压入调用者栈帧的操作数栈、设置PC寄存器等，让调用者继续执行下去

正常完成出口与异常完成出口的区别在于：通过异常完成的出口退出不会给它的上层调用者产生任何返回值

根据方法返回值类型而定

大部分新生对象都会分配在Eden区

80%的对象朝生夕死

0

1

复制之后交换，谁空谁是to

-XX:SurvivorRatio=8

-XX:MaxTenuringThurshold=15

Minor GC/Young GC

年轻代空间不足时会触发Minor GC，Survivor满时不会触发

因为大部分对象朝生夕灭，所以Minor GC很频繁

Minor GC会触发STW，暂停其它用户线程

Major GC/Old GC

Major GC至少会伴随着一次Minor GC

Major GC速度比Minor GC慢10倍以上，STW时间更长

Mixed GC

System.gc()

老年代空间不足

方法区空间不足

通过Minor GC进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存

对象需要的内存大于Eden区可用内存，大于To区可用内存，大于old区可用内存

启用TLAB

设置TLAB占的百分比

设置元空间初始内存大小

在从class中

数量值

字符串值

类引用

方法引用

常量池可以看做是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等

用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用

运行时常量池相较于class常量池的另一特点是

静态变量和类关联在一起，随着类的加载而加载，称为类数据在逻辑上的一部分

类变量被所有实例共享，即使没有创建实例也可以访问

全局常量

每个全局常量在编译的时候就被分配了

异常处理的开始位置、结束位置、代码处理在程序计数器中的偏移位置，被捕获的异常类在常量池中的索引

元空间与永久代最大的区别在于：元空间不在虚拟机内，使用本地内存

文本字符串

被声明为final的常量值

类和接口的全限定名

字段的名称和描述符

方法的名称和描述符

指针碰撞

虚拟机需要维护一个列表

空间列表分配

哈希值(hash code)

GC分代年龄

锁状态标志

线程持有的锁

偏性线程ID

偏性时间戳

GC之后实例的位置变了，只需要改变指针指向的位置，引用不用变

没有中间商赚差价，直接访问到实例数据

X86指令集

ARM指令集

把.java文件转换为.class的过程

javac

把字节码转换为机器指令的过程

HotSpot VM的C1，C2编译器

直接把.java文件编译成机器指令的过程

（AOT编译器 Ahead Of Time Compiler）

JDK9引入实验性AOT编译工具jaotc

好处

缺点

是否启用JIT编译器将字节码编译成机器指令，根据代码被执行的频率而定

需要被编译成本地代码的字节码，称为“热点代码”

JIT对这些代码做出深度优化，编译成本地机器指令，提高执行性能

一个被多次调用的方法，或者是一个方法体内部循环次数较多的循环体都可以称为“热点代码”

基于计数器的热点探测()

调用多少次

如果常量池中已经有了，则并不会放入，直接返回串池中的地址

如果没有，会将此对象复制一份，放入串池，并返回串池中的地址

如果常量池中已经有了，则并不会放入，直接返回串池中的地址题

如果没有，则会把对象的引用地址复制一份，放入串池，并返回串池中的引用地址

每个对象保存一个整型的引用计数器。记录被引用的次数

只要这个对象被引用了，计数器+1；当引用失效，计数器-1

当引用计数器为0时，表示这个对象没有再被引用，可以回收

易于实现，垃圾对象便于识别；判定效率高，回收没有延时性

需要单独的字段存储计数器。增加了空间的开销

更新计数器时，要计算+-法。增加了时间的开销

无法处理循环引用

GC Roots根集合：一组活跃的引用

可达性分析算法是以根对象集合（GC Roots）为起始点，按照从上至下的方式搜索被根对象集合所链接的目标对象是否可达

使用可达性分析算法后，内存中存活的对象都会被根对象集合直接或间接的引用，搜素所走过的路径被称为引用链（Reference Chain）

如果目标对象没有任何引用链连接，则是不可达的，就意味着该对象已经死亡，可以被标记为垃圾对象

在可达性分析中，只有能被根对象集合直接或间接连接的对象才是存活对象

虚拟机栈中引用的对象

本地方法栈中JNI（本地方法）引用的对象

方法区中类静态属性引用的对象

方法区中常量引用的对象

所有被synchronized锁持有的对象

Java虚拟机内部的引用

反应java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等

如果一个指针保存了堆里面的对象，它自己又不在堆中，它就是一个Root

从根节点开始，可以到达这个对象

对象的所有引用都被释放，但是对象有可能在finalize()中复活

对象的finalize被调用，并且没被复活，那就进入不可触及的状态。

不可触及的对象不可能被复活，因为finalize()只能被调用一次

这个状态下的对象才会被回收

①.如果obj没有重写finalize()方法，或者已经被调用过了，状态不可触及

②.如果重新了finalize，且还未被执行过，obj会被插入F-Queue队列。由一个虚拟机自动创建的，优先级较低的Finalizer线程触发其finalize()方法执行

③.finalize()方法是对象逃脱被回收的最后机会。GC对F-Queue中的对象进行第二次标记，如果finalize(）方法中obj与引用链上任何一个对象建立了连接，obj就会被移除“即将回收”的集合。如果下次再次出现没有引用的情况，不会再触发finalize（）方法，对象直接变成不可触及状态。一个对象的finalize()方法只会被调用一次

当堆中的有效内存被耗尽，就回停止程序，然后进行两项操作

1.标记：Collector从引用根节点开始遍历，标记所有被引用的对象。一般是在对象的Header中记录为可达对象

2.清除：Collector对堆内存从头到尾进行遍历，如果发现某个对象在其Header中没有标记为可达对象，则对其进行回收

效率不算高

在进行GC的时候，要停止整个程序，用户体验较差

这种方式清理出来的空闲内存是不连续的，产生内存碎片。需要维护一个空闲列表

这里所谓的清除并不是真的置空，而是吧需要清除的对象地址保存在空闲列表里。下次如果有新对象需要加载时，就看垃圾的位置空间是否足够，如果够，就存放

将活着的内存分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时将正在使用的内存中存活的对象复制到另一块空的内存空间中，之后清除正在使用内存块中的所有对象，交换两个内存块的角色，最后完成垃圾回收。

没有标记和清除过程，实现简单，运行高效

复制过去保证内存连续性，不会出现“碎片”问题

需要两倍的内存空间

对于G1这种拆分成大量region的GC，复制而不是移动，意味着GC需要维护region之间的引用关系，不光是内存占用吗，时间开销也不小

适合存活对象很少，需要回收的对象很多的情景

回收新生代

老年代大部分都是存活对象，复制算法不合适

基于老年代垃圾回收的特性，需要使用其他算法

标记的存活对象被整理，按照内存依次排列，未被标记的内存将被清理掉。如此，当需要给新对象分配内存时，JVM只需要持有一个内存的起始地址即可，这比维护一个空闲列表显然少了很多开销

如果内存空间以规整和有序的方式分布，即已用和未用的内存都各自一边，彼此之间维护着一个记录下一次分配起始点的标记指针，当为新对象分配内存时，只需要修改指针的偏移量将对象分配在第一个空闲位置上，这种分配方式叫做指针碰撞

消除了标记-清除算法中，内存区域分散的缺点，需要给新对象分配内存时，JVM只需要持有一个内存的起始地址即可

消除了复制算法中内存空间减半的高额代价

效率上，低于复制算法

移动对象的同时，如果对象被引用还需要调整引用的地址

移动过程中，需要全程暂停所有程序，即STW

例如Http请求中的session对象、线程、Socket连接，生命周期长

临时变量生命周期短，如String类型

年轻代

老年代

STW时，所有线程都会挂起，暂停一切正常的工作，等待垃圾回收完成。如果垃圾回收时间过长，应用程序会被挂起很久，将严重影响用户体验和系统稳定性。为了解决这个问题，即对实时垃圾收集算法的研究 促使增量收集算法诞生

如果一次性将所有垃圾收集，系统停顿时间较长，可以让垃圾收集线程和应用程序线程交替执行

每次，垃圾收集线程只收集一小片区域的内存空间，接着切换到应用程序线程。依次反复，直到垃圾收集完成

总的来说，增量收集的算法基础仍是传统的标记-清除算法和复制算法

增量收集算法通过对线程间冲突的妥善处理，允许垃圾收集线程以分阶段的方式完成标记、清理或复制的工作

使用这种方式，由于在垃圾回收过程中，间断性的还执行了应用程序代码，所以能减少系统的停顿时间。但是因为线程切换和上下文转换的消耗，会使得垃圾回收的总体成本上升，造成系统吞吐量的下降

一般来说，在相同条件下，堆空间越大，一次GC时需要的时间就越长，有关GC产生的停顿就越长。为了更好的控制GC产生的停顿时间，将一块大的内存区域分割成多个小块，根据目标的停顿时间，每次合理的回收若干个小区间，而不是整个堆空间，从而减少一次GC所产生的停顿

分带算法将按照对象的生命周期长短划分为两个部分，分区算法将整个堆空间划分成连续的不同小区间

每个小区间都能独立使用，独立回收。这种算法的好处是可以控制一次回收多少个小区间

单例的生命周期和应用程序一样长，所以在单例程序中，如果持有外部对象的引用的话，那么这个外部对象是不可能被回收的，会导致内存泄漏的产生

数据库连接，网络连接和io连接必须手动close，否则是不能被回收的

根是指static变量指向的对象，正在执行的方法调用链条上的局部变量等。根引用连同RSet记录的外部引用作为扫描存活对象的入口

处理dirty card queue中的card，更新RSet。此阶段完成后，Reset可以准确的反映老年代所在的内存分段中对象的引用

识别老年代对象指向的Eden中的对象，这些被指向的Eden中的对象被认为是存活的对象

此阶段，对象树被遍历，Eden区内存中存活的对象呗复制到Survivor区中空的内存分段，Survivor区内存段中存活的对象如果年龄未达到阈值，年龄+1，达到阈值就被复制到Old区中空的内存分段。如果Survivor空间不够，Eden空间的部分数据会直接晋升到老年代空间

处理Soft，Weak，Phantom，Final，JNI Weak等引用。最终Eden空间的数据为空，GC停止工作，而目标内存中的对象都是连续存储的，没有碎片，所以复制过程可以达到内存整理的效果，减少碎片

1.Ecacuation的时候没有足够的to-space来存放晋升的对象

2.并发处理过程之前空间耗尽

堆内存太小，当G1在复制存活对象的时候没有空的内存分段可以，则会退回到Full GC，这种情况可以通过增大内存解决