JVM原理解析

JVM主要的功能：

1. 内存分配

2. 程序调度

3. 内存释放（栈等自动释放、堆垃圾回收）

4. 异常处理

https://www.cnblogs.com/dingyingsi/p/3760447.html

https://blog.csdn.net/CSDN_980979768/article/details/47281037?locationNum=7&fps=1

Java程序生命周期

.java(程序源代码)--编译器-->.class(字节码)--类装载器-->StartApp(Main)--JVM（解释器+即时编译器）-->程序执行调度+内存分配回收+异常处理

程序计数器（Program Counter Register）

1. 每个线程有一个独立的程序计数器

2. 作用是用来存储当前线程执行指令的链表，当有线程切换时，线程切换回来后恢复到正确的指令位置

3. 这个程序计数器的功能主要有：下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复

4. 当执行java方法时，程序计数器指向JVM虚拟机中的虚拟机字节码指令的地址，当执行的是native方法时，程序计数器值为空“Undefined”

5. 程序计数器内存是在线程开始时提前预留的，在JVM中没有任何规定OutOfMemoryError 情况的区域

Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）

1. 栈与程序计数器是线程私有的，生命周期与线程一致

2. 栈内主要存储：局部变量表、操作栈、动态、链接、方法出口等

3. 局部变量表存放的内容有：各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference 类型，它不等同于对象本身，根据不同的虚拟机实现，它可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress 类型（指向了一条字节码指令的地址）

4. 局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

5. StackOverflowError情况：a. 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度, b. 超出固定长度栈的长度【如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java 虚拟机都可动态扩展，只不过Java 虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError 异常】

6. 如何写一个栈异常：方法无线循环。超过栈深度就会出现栈异常，一直无限循环，一直存储方法出口，会把栈内存耗光，也会报栈溢出的异常

7. 栈的数据结构是后进先出，所以最新压到栈底的应该是出口方法，等所有的局部变量和方法执行完后，调到出口方法

本地方法栈（Native Method Stacks）

1. 本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java 方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native 方法服务。

Java 堆（JVM Heap）

1. Heap是JVM管理最大的一块内容，Java是面向对象语言，主要的类型是引用类型，所以主要的存储都是在堆里存储

2. Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建

3. 几乎所有的对象实例都在Heap分配内存

4. Java 堆是垃圾回收器GC的工作场所

5. 堆的存储和磁盘一样，是可以不连续存储的

6. 堆一般都是动态扩展的，也有固定大小的堆

7. JVM的垃圾回收也是分代回收，分为新生代和老年代，优点是让GC的过程快速高效，新生代频繁（过期垃圾最多的地方），老年代很多都是全局的生命周期，回收也白费力气

8. 当有内存申请并无法分配内存空间时，就会报OutOfMemoryError

方法区(Method Area)

1. 方法区（Method Area）与Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据

2. 很多人愿意把方法区称为“永久代”（Permanent Generation）,可以选择不实现垃圾收集

3. 编译后的代码（.class）都是存放在方法区的，也是堆的存储方式，这样就好理解JVM的运行环了，找到根了

直接内存(Direct Memory)

1. 数据库连接，文件流，Socket连接，引用的Native资源等，都需要手动释放，GC不会操作直接内存

2. 在JDK 1.4 中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O 方式，它可以使用Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java 堆里面的DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java 堆和Native 堆中来回复制数据。

3. 显然，本机直接内存的分配不会受到Java 堆大小的限制，但是，既然是内存，则肯定还是会受到本机总内存（包括RAM 及SWAP 区或者分页文件）的大小及处理器寻址空间的限制。

Java内存溢出调试

1. 获取Dump文件

2. 根据Dump快照分析内存分配情况

3. 查看哪些是不改太大占用的，进行分析

4. 分时获取两个Dump，对比内存占用情况，分析趋势

关于native关键字

https://www.cnblogs.com/HDK2016/p/7226840.html?utm_source=itdadao&utm_medium=referral

想必读者已经了解过native关键字了。这里笔者就大致囊括一下，被native关键字修饰的方法叫做本地方法，本地方法和其它方法不一样，本地方法意味着和平台有关，因此使用了native的程序可移植性都不太高。另外native方法在JVM中运行时数据区也和其它方法不一样，它有专门的本地方法栈。native方法主要用于加载文件和动态链接库，由于Java语言无法访问操作系统底层信息（比如：底层硬件设备等），这时候就需要借助C语言来完成了。被native修饰的方法可以被C语言重写。

什么是句柄？指针和句柄的区别

https://blog.csdn.net/perfectguyipeng/article/details/71189822

https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%A5%E6%9F%84/3527587

句柄是整个Windows编程的基础。一个句柄是指使用的一个唯一的整数值，即一个4字节(64位程序中为8字节)长的数值，来标识应用程序中的不同对象和同类中的不同的实例，诸如，一个窗口，按钮，图标，滚动条，输出设备，控件或者文件等。

句柄和指针都是地址，不同之处在于：

（1）句柄所指的可以是一个很复杂的结构，并且很有可能是与系统相关的，比如说线程的句柄，它指向的就是一个类或者结构，它和系统有很密切的关系。当一个线程由于不可预料的原因而终止时，系统就可以返回它所占用的的资料，如CPU ，内存等。反过来想可以知道，这个句柄中的某一些项是与系统进行交互的。由于Windows系统是一个多任务的系统，它随时都可能要分配内存，回收内存，重组内存。

（2）指针也可以指向一个复杂的结构，但是通常是用户定义的，所以必须的工作都要用户完成，特别是在删除的时候。