JMM内存模型

● 说说JVM的主要组成部分以及作用?

类加载器、运行时数据区、执行引擎、本地库接口



类加载器子系统

它主要功能是处理类的动态加载，还有链接，并且在第一次引用类时进行初始化。

Loading - 加载，顾名思义，用于加载类，它有三种类加载器，根据双亲委托模型，从不同路径进行加载：

● Bootstrap ClassLoader - 加载 rt.jar 核心类库，是优先级最高的加载器

● Extension ClassLoader - 负责加载 jre\lib\ext 文件夹中的类

● Application ClassLoader -负责加载 CLASSPATH 指定的类库

Linking - 链接，动态链接到运行时所需的资源，分为三步：

● Verify - 验证：验证生成的字节码是否正确

● Prepare - 准备：为所有静态变量，分配内存并赋予默认值

● Resolve - 解析：将 class 文件常量池中所有对内存的符号引用，替换成到方法区的直接引用

Initialization - 类初始化，类加载的最后阶段，这里对静态变量进行赋值，并执行静态块。（注意区分对象初始化）

运行时数据区

它约定了在运行时程序代码的数据比如变量、参数等等的存储位置，主要包含以下几部分：

● PC 寄存器（程序计数器）：保存正在执行的字节码指令的地址

● 栈：在方法调用时，创建一个叫栈帧的数据结构，用于存储局部变量和部分过程的结果，栈帧由以下几部分组成：

○ 局部变量表：存储方法调用时传递的参数，从0开始存储this、方法参数、局部变量

○ 操作数栈：执行中间操作，存储从局部变量表或对象实例字段复制的常量或变量值，以及操作结果，另外，还用来准备被调用方法的参数和接受方法调用的返回结果

○ 动态链接：一个指向运行时常量池的引用，将 class 文件中的符号引用（描述一个方法调用了其他方法或访问成员变量）转为直接引用

○ 方法返回地址：方法正常退出或抛出异常退出，返回方法被调用的位置

● 堆：存储类实例对象和数组对象，垃圾回收的主要区域

● 方法区：也被称为元空间，还有个别名 non-heap（非堆），使用本地内存存储 class meta-data 元数据（运行时常量池，字段和方法的数据，构造函数和方法的字节码等），在 JDK 8 中，把 interned String 和类静态变量移动到了 Java 堆

● 运行时常量池：存储类或接口中的数值字面量，字符串字面量以及所有方法或字段的引用，基本上涉及到方法或字段，JVM 就会在运行时常量池中搜索其具体的内存地址

● 本地方法栈：与 JVM 栈类似，只不过服务于 Native 方法

执行引擎

运行时数据区存储着要执行的字节码，执行引擎将会读取并逐个执行。

Interpreter - 解释器，它对字节码的解释很快，但执行慢，有个缺点是，当方法被多次调用时，每次都需要重新解释。

JIT Compiler- JIT编译器， 解决了解释器的缺点，仍使用解释器来转换字节代码，但发现有代码重复执行时，会使用 JIT 编译器，将整个字节码编译成本地代码，将本地代码用于重复调用，从而提高系统的性能，有以下几部分组成：

● 中间代码生成器 - 生成中间代码

● 代码优化器 - 负责优化上面生成的中间代码

● 目标代码生成器 - 负责生成机器代码或本地代码

● Profiler - 一个特殊组件，负责查找热点，判断该方法是否被多次调用

Garbage Collector- 垃圾收集器，收集和删除未引用的对象。

另外，还包括执行引擎所需的本地库(Native Method Libraries)和与其交互的 JNI 接口(Java Native Interface)。

● jvm内存模型，内存屏障

内存模型描述了多线程如何正确的通过内存进行交互和使用共享数据。换句话说，内存模型约束了处理器对内存的读写。内存模型就是在硬件层面描述了使用内存屏障（刷新缓存或禁用指令重排序）解决多线程编程中的可见性和有序性的问题。

Happens-Before, JMM 规定，要想保证 B 操作能够看到 A 操作的结果（无论它们是否在同一个线程），那么 A 和 B 之间必须满足 Happens-Before 关系：

● 单线程规则：一个线程中的每个动作都 happens-before 该线程中后续的每个动作

● 监视器锁定规则：监听器的解锁动作 happens-before 后续对这个监听器的锁定动作

● volatile 变量规则：对 volatile 字段的写入动作 happens-before 后续对这个字段的每个读取动作

● 线程 start 规则：线程 start() 方法的执行 happens-before 一个启动线程内的任意动作

● 线程 join 规则：一个线程内的所有动作 happens-before 任意其他线程在该线程 join() 成功返回之前

● 传递性：如果 A happens-before B, 且 B happens-before C, 那么 A happens-before C

● 对象一定分配在堆，栈对象不一定分配在堆上，JIT可以实现栈上分配

Java对象内存分配策略：

JVM在Server模式下的逃逸分析可以分析出某个对象是否永远只在某个方法、线程的范围内，并没有“逃逸”出这个范围，逃逸分析的一个结果就是对于某些未逃逸对象可以直接在栈上分配，由于该对象一定是局部的，所以栈上分配不会有问题。

JVM在内存新生代Eden Space中开辟了一小块区域，由线程私有，称作TLAB（Thread-local allocation buffer），默认设定为占用Eden Space的1%。在Java程序中很多对象都是小对象且用过即丢，它们不存在线程共享也适合被快速GC，所以对于小对象通常JVM会优先分配在TLAB上，并且TLAB上的分配由于是线程私有所以没有锁开销。

● java线程模型和jvm线程模型区分

● Java堆的内存结构？在什么地方会发生OOM？如何分析OOM发生的原因？让你自己实现OOM，你会怎么做？