JVM-learning

JVM是什么？？

Java Virtual Mechine

JRE(JavaRuntimeEnvironment，Java运行环境)，也就是Java平台。所有的Java 程序都要在JRE下才能运行。

JDK(Java Development Kit)是程序开发者用来来编译、调试java程序用的开发工具包

JVM(JavaVirtualMachine，Java虚拟机)是JRE的一部分。它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现

JDK将java程序编译成为class文件，JVM可以将class文件翻译成为不同平台的对应的不同识别

JVM的结构：

两个子系统：1Class Loader类加载系统  2Execution engine执行子系统

连个组件：1Runtime data area 运行时数据区域   2Native interface本地接口组件

Class loader 子系统的作用 :根据给定的全限定名类名(如 java.lang.Object)来装载 class 文件的
内容到 Runtime data area 中的 method area(方法区域)。Javsa 程序员可以 extends 
java.lang.ClassLoader 类来写自 己的 Class loader。

Execution engine 子系统的作用 :执行 classes 中的指令。任何 JVM specification 实现(JDK)的核
’心是 Execution engine， 换句话说:Sun 的 JDK 和 IBM 的 JDK 好坏主要取决于他们各自实现的
 Execution engine 的好坏。每个 运行中的线程都有一个 Execution engine 的实例

Native interface 组件 :与 native libraries 交互，是其它编程语言交 互的接口。

Runtime data area 组件:这个组件就是 JVM 中的内存。

重点是Runtime data area

由上图可以知道Runtime data area的结构：

    Heap  实例，数组，同一个java程序多个线程都共享一个堆空间。

    Method Area class信息。根据类型读取类型信息。

    Java Stack 两种操作：以帧为单位压栈出栈
            每当线程调用一个方法的时 候，就对当前状态作为一个帧保存到 java stack 中(压栈);
            当一个方法调用返 回时，从 java stack 弹出一个帧(出栈)，栈大小有限制，
    Program Counter 每个线程都有PC寄存器，指向下一条要执行的指令。

    Native Method  stack调用操作系统原生本地方法时，所需要的内存区域。不受JVM限制于控制

    Runtime Constant Pool:运行常量池。：字符串，int -128到127范围的值

上面六个区域，处理PC register不会抛出OOM异常，其他都有可能oom

内存区域中的程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这3个区域随着线程而生，线程而灭；

详细来讲就是：

本地方法栈（Native Method Stack）：

与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，它们之间的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，
而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

程序计数器（Program Counter Register）

因为代码是在线程中运行的，线程有可能被挂起。即CPU一会执行线程A，线程A还没有执行完被挂起了，接着执行线程B，最后又来执行线程A了，
CPU得知道执行线程A的哪一部分指令，线程计数器会告诉CPU。

Heap
Java 程序在运行时创建的所有类实或数组都放在同一个堆中。而一个 Java 虚拟 实例中只存在一个堆空间，
因此所有线程都将共享这个堆。每一个 java 程序独 占一个 JVM 实例，因而每个 java 程序都有它自己的
堆空间，它们不会彼此干扰。 但是同一 java 程序的多个线程都共享着同一个堆空间

存放所有new出来的东西

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。

在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以在运行时动态地调整：-Xms256M -Xmx 1024M

在通常情况下，服务器在运行过程中，堆空间不断地扩容与回缩，会形成不必要的系统压力 所以在线上生产环境中

JVM的Xms和 Xmx会设置成同样大小，避免在GC 后调整堆大小时带来的额外压力。

Method area现在应该叫做Meta SPace
在 Java 虚拟机中，被装载的 class 的信息存储在 Method area 的内存中。当虚 拟机装载某个类型时，
它使用类装载器定位相应的 class 文件，然后读入这个 class 文件内容并把它传输到虚拟机中。紧接着
虚拟机提取其中的类型信息，并 将这些信息存储到方法区。该类型中的类(静态)变量同样也存储在方法区中。 
与 Heap 一样，method area 是多线程共享的

Java stack 
以帧为单位保存线程的运行状态。虚拟机只会直接对 Java stack 执行两种操作:以帧为单位的压栈或出栈。
每当线程调用一个方法的时 候，就对当前状态作为一个帧保存到 java stack 中(压栈);当一个方法调用返回时，
从 java stack 弹出一个帧(出栈)。栈的大小是有一定的限制，这个可能 出现 StackOverFlow 问题。 

栈帧(Stack Frame)是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、

动态连接和方法返回地址等信息。每一个方法从调用至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈里从入栈到出栈的过程。

在活动线程中， 只有位于栈顶的帧才是有效的， 称为当前栈帧。正在执行的方法称为当前方法。在执行引擎运行时， 所有指令都只能针对当前栈帧进行操作。
而StackOverflowError 表示请求的栈溢出， 导致内存耗尽， 通常出现在递归方法中。

虚拟机栈通过pop和push的方式，对每个方法对应的活动栈帧进行运算处理，方法正常执行结束，肯定会跳转到另一个栈帧上。在执行的过程中，如果出现了异常，
会进行异常回溯，返回地址通过异常处理表确定。

栈帧当中的：

局部变量表：
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。

如果局部变量是Java的8种基本基本数据类型，则存在局部变量表中，如果是引用类型。

如new出来的String，局部变量表中存的是引用，而实例在堆中。

动态链接
每个栈帧中包含一个在常量池中对当前方法的引用， 目的是支持方法调用过程的动态连接。

java的内存布局，JVM 

按照线程是否私有划分 

垃圾分代回收算法(Generational Collecting) 

年轻代：JVM-Heap一部分

年老代：JVM-Heap一部分

持久代：JVM-Method area

Heap里面的分区情况：

 11Young generation space：
    Young Genaration 新生区：更是又细为分 eden space，S0，S1 三个区。

        Eden space  伊甸区：新创建的对象存储地方
        Survivor 0 Space: 当Eden里面需要创建对象，但是空间已经用完了，JVM垃圾回收器将
                          对Eden进行垃圾回收。
                          1-不被其他对象所引用的对象进行销毁
                          2-存在被其他对象引用的对象移动到Survivor 0 Space。
                    存放新生区被垃圾回收新村下来的Java对象。
                    当Survivor 0 Space也没有空间存放的时候，JVM垃圾回收器将对此区进行垃圾回收
            注意：如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的 对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，

        Survivor 1 Space:

22Tenure generation space养老区：如果Survivor 1 Space也没有空间了就会垃圾回收，将存活的对象放到养老区。

当养老区，幸存者1，0区，伊甸区都没空间，JVM就会出现内存溢出OOM

下面去各个区域的JVM参数，可以启动通过-D注入设置

下面是自带的JVM监控工具，安装插件

Java VisualVM默认没有安装Visual GC插件，需要手动安装，JDK的安装目录的bin目露下双击jvisualvm.exe，即可打开Java VisualVM，点击菜单栏 工具->插件 安装Visual GC就可以了