JVM学习笔记（持续更新）

JDK、JRE、JVM区别？

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类加载过程

装载验证准备解析初始化
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类加载器分类

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双亲委派模型

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如何打破双亲委派模型？
自定义类加载器，集成ClassLoader类重写loadClass,如Tomcat

JVM内存模型

JVM 需要使用计算机的内存，Java 程序运行中所处理的对象或者算法都会使用 JVM 的内
存空间，JVM 将内存区划分为 5 块，这样的结构称之为 JVM 内存模型。

JVM为什么进行内存区域的划分？

随着对象数量的增加，JVM 内存使用率也在增加，如果 JVM 内存使用率达到 100%，
则无法继续运行程序。为了让 JVM 内存可以被重复使用，我们需要进行垃圾回收。为了提高垃圾回收的效率，JVM 将内存区域进行了划分。

JVM内存划分

JVM 按照线程是否共享将内存首先分成两大类
线程独享区
当有当前线程能访问数据的区域，线程之间不能共享，随着线程的创建而创建，随着线程的销毁而被回收。线程存在的时间较短，一般不涉及垃圾回收
线程共享区
所有的线程都可以访问的区域，当线程被销毁的时候，共享区的数据不会被立即回收，需要等待达到垃圾回收的阈值才会进行回收。垃圾回收的优化，主要是优化的线程共享区。
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程序计数器

程序计数器会记录当前线程执行指令的内存地址，只占用一小部分区域，只记录一个地址，故我们认为程序计数器不会出现内存溢出的问题。

本地方法栈

Java中有些代码的实现是依赖于其他非Java语言的（C++），本地方法栈存储的是非Java语句执行中产生的数据。一般我们认为本地方法栈不会出现内存溢出的问题。

虚拟机栈

存放当前线程中所声明的变量，包括基本数据类型的数据和引用数据类型的引用。
基本数据类型和引用数据类型划分的标准：

基本数据类型：
四类八种（byte【1字节】、short 【2】、int【4】、 long【8】、 char【2~3根据编码】、 boolean【1】、float【4】、double【8】）
变量在声明的时候就能确认占用内存的大小。
引用数据类型将值的引用存放在虚拟机栈中，对象存放在堆内存中，引用数据类型占4个字节
引用数据类型：
（对象、数组、接口）
变量在声明的时候，不能取人占用内存的大小。

栈帧

每个线程都会对应一个虚拟机栈，线程的每个方法都会创建一个栈帧，存放本次方法执行过程中所需要的数据。
如果一个线程中有多个方法嵌套调用，虚拟机栈会对栈帧进行压栈和出栈操作，正在执行的方法一定在栈顶，我们只能获取栈顶的栈帧，栈帧在虚拟机栈中先进后出。

栈帧的数据结构

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1、局部变量
存放当前方法的局部变量，基本数据类型存值，引用数据类型存内存地址。
2、操作数栈
对方法中的变量提供计算的区域
3、常量数据的引用
常量数据会存放到方法区的常量池中，不管是基本数据类型还是引用数据类型。
4、方法返回值的地址
方法返回数据会存到计算机内存的寄存器中。

虚拟机栈溢出异常

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修改虚拟机栈的内存大小设置栈帧的最大深度：-Xss 虚拟机栈内存大小。
一般栈帧深度达到3000~5000即可。
太小虚拟机栈容易溢出，太大导致每个线程内存占用过大，影响线程数量。

方法区

在 java8 之后，我们把方法区称之为元空间（MetaSpace），方法区在逻辑上属于堆的一部分，但一些具体机制和堆有所区别，如：一些 JVM 的方法区是可以不进行垃圾回收的，关闭 JVM 时才会释放方法区内存。所以方法区还有一个别名叫非堆，目的是和堆分开。
方法区会存储类信息、静态变量、常量（JDK8 之后不存放字符串常量）、本地机器指令。
如果加载大量 class 文件，也会造成方法区内存溢出，如一个 tomcat 运行 20~30 个项目。

堆内存模型

JAVA 对象内存布局

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对象头

MarkWord：一系列标记位（哈希码、分代年龄、锁状态标记等），在 64 位系统中占8 字节；
ClassPoint：对象对应的类信息的内存地址，在 64 位系统中占 8 字节。
Length：数组对象特有，表示数组长度，占 4 字节。

实例数据：

包含了对象的所有成员变量，大小由变量类型决定。
byte、boolean：1 字节
short：2 字节
char：2~3 字节
int、float：4 字节
long、double、引用数据类型：8 字节

对其填充

将对象大小填充为 8 字节的整数倍

JVM 内存溢出和垃圾回收机制

为什么要进行堆内存分区：
1、提高垃圾搜索效率；
2、垃圾回收后可以更好的利用内存空间，存放大对象；
3、尽可能减少GC次数

JVM 堆内存的划分

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老年代：
对象会优先分配到新生代内存中，每次 GC 后没有回收的对象年龄加 1，年龄到15 还没有被回收，对象会存放到老年代内存中；如果对象较大，超过新生代内存的一半，对象也会存放到老年代区域。
新生代：
为了减少young区垃圾回收后的空间碎片，新生代又分为Eden区和两个Survivor区，且始终有一个 Suvivor 区保持闲置。对象会先存放到 Eden 区当中，Eden 区空间满了之后会进行 young 区的垃圾回收，之后将 young 区所有存活的对象复制到闲置的 Suvivor 区中，并清空 Eden 区和正在使用的 Survivor 区。