JVM 原理

0 引言

　　 JVM一直是java知识里面进阶阶段的重要部分，如果希望在java领域研究的更深入，则JVM则是如论如何也避开不了的话题，本系列试图通过简洁易读的方式，讲解JVM必要的知识点。

1 运行流程

　　java代码通过编译之后生成字节码文件（class文件），通过：java HelloWorld执行，此时java根据系统版本找到jvm.cfg，再通过jvm.cfg文件找到对应的jvm.dll，jvm.dll则是java虚拟机的主要实现；初始化jvm，获取java本地接口，然后找到main方法，最后执行。详见下图

2 内存空间

　　JVM内存空间包含：方法区、java堆、java栈、本地方法栈。

　　方法区：是各个线程共享的区域，存放类信息、常量、静态变量。

　　java堆：是线程共享的区域，我们的类的实例就放在这个区域，可以想象你的一个系统会产生很多实例，因此java堆的空间也是最大的。如果java堆空间不足了，程序会抛出OutOfMemoryError异常。内存溢出

　　java栈：是每个线程私有的区域，它的生命周期与线程相同，一个线程对应一个java栈，每执行一个方法就会往栈中压入一个元素，这个元素叫“栈帧”，而栈帧中包括了方法中的局部变量、用于存放中间状态值的操作栈。

　　本地方法栈：java栈类似，只不过它是用来表示执行本地方法的，本地方法栈存放的方法调用本地方法接口，最终调用本地方法库，实现与操作系统、硬件交互的目的。

　　PC寄存器：程序执行的顺序，控制程序指令的执行顺序

　　执行引擎：根据PC寄存器调配的指令顺序，依次执行程序指令。

2.1 内存溢出

　　1. OutOfMemoryError：PermGen space（源程序中使用大量的jar或class）

　　　　a、增加java虚拟机中的XX:PermSize和XX:MaxPermSize参数的大小；在catalina.sh 或catalina.bat文件中一系列环境变量名说明结束处（大约在70行左右） 增加一行： JAVA_OPTS=" -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m"

　　　　b、清理应用程序中lib下的jar包

　　2. OutOfMemoryError：Java heap space（java虚拟机创建的对象太多）

　　　　a、检查程序是否有死循环或创建大量对象。

　　　　b、增加Java虚拟机中Xms（初始堆大小）和Xmx（最大堆大小）参数的大小。如：set JAVA_OPTS= -Xms256m -Xmx1024m

　　3. OutOfMemoryError：unable to create new native thread（JVM已经被系统分配了大量的内存，并且它至少要占用可用内存的一半）

　　　　a、jvm参数中添加-Xss128k将线程栈内存大小设置为128k

3 JVM配置参数

　　JVM配置的参数分为三种：跟踪参数、堆分配参数、栈分配参数

3.1 跟踪参数

　　1、当发生GC（垃圾回收）时，打印GC简要信息

　　使用-XX:+PrintGC或-verbose:gc参数

　　2、打印GC的详细信息以及堆使用详细信息

　　使用-XX:+PrintGCDetails参数

　　3、使用外部文件记录GC的日志

　　使用-Xloggc:log/gc.log

　　4、监控类的加载

　　使用-XX:+TraceClassLoading

3.2 堆配置参数

　　指定最大堆，最小堆：Xmx、Xms

　　最大堆也就是Xmx参数指定的大小，表示java程序最大能使用多少内存大小，如果超过这个大小，那么java程序会报：out of memory（内存溢出）

　　堆分配参数的总结

　　永久区分配参数：-XX:PermSize -XX:MaxPermSize

　　栈大小分配参数：栈大小参数为-Xss，通常只有几百k，决定了函数调用的深度，每个线程都有自己独立的栈空间。如果函数调用太深，超过了栈的大小，则会抛出java.lang.StackOverflowError，通常我们遇到这种错误，不是去调整-Xss参数，而是应该去调查函数调用太深的原理，是否使用递归，能不能保证递归出口等。

4 垃圾回收算法

　　java语言与C语言最大的区别就是内存自动回收。

　　垃圾回收算法：1、引用计数法；2、标记清除

　　垃圾回收器：

　　　　1. 串行收集器：-XX:+UseSerialGC

　　　　2. 并行回收器：

　　　　　　a、ParNew回收器：-XX:+UseParNewGC

　　　　　　b、Parallel回收器：-XX:+UseParallelGC

　　　　3. CMS回收器：-XX:+UseConcMarkSweepGC

　　　　4. G1回收器：-XX:+UseG1GC