Java虚拟机JVM相关知识整理

Java虚拟机JVM的作用：

Java源文件（.java）通过编译器编译成.class文件，.class文件通过JVM中的解释器解释成特定机器上的机器代码，从而实现Java语言的跨平台。

JVM的体系结构包含三个主要的子系统和一个内存区，分别是：

• 类装载子系统：定位及导入二进制class文件，校验被导入类的正确性，为类变量分配初始化内存，以及帮助解析符号引用。
• 执行引擎：执行被转载类中的方法指令。
• 自动内存管理：用于管理运行时数据区的分配和释放。
• 本地方法和库：JNI，调用本地方法，c/c++库；执行引擎所需的本地方法库。
• 运行时数据区：又叫做虚拟机内存或Java内存。其中又分为多个小区，包括：
• 程序计数器，JVM规范中定义每个线程都有它自己的程序计数器，并且任何时间一个线程都只有一个方法在执行，即所谓的当前方法，程序计数器用于存储当前线程正在执行的Java方法的JVM指令地址
• Java虚拟机栈，每个线程在创建是都会创建一个虚拟机栈，其内部保存一个个栈帧，对应一次次Java方法调用。栈中存放基础数据类型和自定义对象的引用
• 堆，是Java内存管理的核心区域，用于存放对象实例，堆被所有线程共享，堆内空间会被不同的垃圾回收器进行进一步细分，比如新生代、老年代
• 方法区，用于存储元数据，比如类结构信息，以及对应的运行时常量池、字段、方法代码
• 本地方法栈，与Java虚拟机栈类似，用于支持对本地方法的调用，每个线程都会创建一个。　　

整体结构如下图所示：

更详细的运行时数据区如下图所示：

　　从上图可以看出一个线程中包含程序计数器、Java虚拟机栈，本地方法栈，其是私有的，堆和方法区是共享的，堆中可划分为新生代区、老年代区等，方法区中包含了运行时常量池。　

　　 Java对象是否都分配在堆上？
　　答：是的，虽然通过逃逸分析，JVM会在栈上分配哪些不会逃逸的对象，这在理论上是可行的，但是这完全取决于JVM设计者的选择，而最常用的Oracle hotspot JVM并未这么做，所有可以明确所有的对象实例都是创建在堆上的

　　堆内存不足，会抛出java.lang.OutOfMemoryError:java heap space错误，可能原因是内存泄漏问题，也有可能是堆大小设定不合理
　　栈内存不足，会抛出java.lang.StackOverFlowError错误，可能原因执行了一段死循环的调用代码

　　Jconsole可对运行在Java应用程序的资源消耗和性能进行监控，并画出大量的图表，提供强大的可视化界面。它是JDK字段的监控工具，可在JDK/bin目录下找到

　　Java常见的垃圾回收器有哪些？
　　垃圾回收器是和具体JVM实现紧密相关的，不同的厂商（IBM、Oracle）,不同版本的JVM提供的选择也不同，以主流Oracle JDK分析，主要包括：
　　①、Serial GC，串行运行；作用于新生代；复制算法；响应速度优先；适用于单CPU环境下的client模式。
　　②、PerNew GC，并行运行；作用于新生代；复制算法；响应速度优先；适用于多CPU环节Server模式下与CMS配合使用
　　③、Parallel GC，并行运行；作用于新生代；复制算法；吞吐量优先；适用于后台运算而不需要太多交互的场景。
　　④、Serial Old GC：串行运行；作用于老年代；标记-整理算法；响应速度优先；单CPU环境下的Client模式。
　　⑤、Parallel Old GC：并行运行；作用于老年代；标记-整理算法；吞吐量优先，适用于后台运算而不需要太多交互的场景。
　　⑥、CMS GC，并行运行；作用于老年代；标记-清除算法；响应速度优先，存在内存碎片化问题，适用于互联网或者B/S业务
　　⑦、G1 GC，并行运行；作用于新生代或者老年代；标记-整理算法+复制算法；响应速度优先，是一种兼顾吞吐量和停顿时间的GC实现，JDK 9以后的默认GC选择，其内存结构类似棋盘的一个个region，region之间是复制算法，但整体上实际可以看做标记--整理算法，可以有效避免内存碎片，当Java堆非常大的时候，G1更有优势，适用于服务端应用