本文概述

Java虚拟机JVM总结

参考：

Understanding Java Memory Model

JVM

基本概念

JVM为Java虚拟机，包括一套字节码指令集，一组寄存器，一个栈，一个垃圾回收，堆和一个存储方法域。JVM运行在操作系统之上的，他与硬件没有直接的交互

java代码的执行
- 代码编译为class -> javac
- 装载class -> ClassLoader
- 执行class
  - 解释执行
  - 编译执行： client compiler/ server compiler
内存管理
- 内存空间
  - 方法区
  - 方法栈
  - 堆
  - 本地方法栈
  - pc寄存器
- 内存分配
  - 堆上分配
  - TLAB分配
  - 栈上分配
- 内存回收
  - 算法（Copy / Mark-Sweep / Mark-Compact）
  - Sun JDK
    - 分代回收
      - 新生代可用的GC（串行copying，并行回收copying，并行copying）
      - Minor GC触发机制以及日志格式
      - 旧生代可用的GC（串行Mark-Sweep-Compact，并行Compacting，并发Mark-Sweep）
      - Full GC触发机制以及日志格式
    - GC参数
    - G1
- 内存状况分析（jconsole， visualvm，jstat，jmap，MAT）
线程资源同步和交互机制
- 线程资源同步
  - 线程资源执行机制
  - 线程资源同步机制（Synchronized, lock/ unlock）
- 线程交互机制
  - wait, notify, notifyAll, double check pattern
  - 并发包提供的交互机制（semaphore，CountwnLatch）
- 线程状态及分析方法（jstack，TDA）

运行过程

java源文件 –> 编译器 –> 字节码文件

字节码文件 –> JVM –> 机器码、

当一个程序从开始运行，这时虚拟机开始实例化，多个程序启动就存在多个虚拟机实例，程序退出或者关闭，则虚拟机实例小王，多个虚拟机实例之间数据不能共享。

JVM允许一个应用并发执行多个线程。Hotspot JVM中的Java线程与原生操作系统线程有直接的映射关系。当本地存储，缓冲区分配，同步对象，栈，程序计数器等准备好以后，就会创建一个操作系统原生线程。Java线程结束，原生线程随之被回收。操作系统负责调度所有的线程，并把他们分配到任何可用的CPU上，当原生线程初始化完毕，就会调用Java线程的run()方法，当线程结束时，会释放原生线程和Java的所有资源。

JVM Memory Model

运行资源密集型Java程序时，您必须使用一下某些JVM内存配置

XmsSetting – 初始堆大小
XmxSetting – 最大堆大小
XX: NewSizeSetting – 新一代堆大熊啊
XX：MaxNewSizeSetting —最大新一代堆大小
XX：MaxPermGenSetting —永久生成的最大大小
XX：SurvivorRatioSetting-新的堆大小比率（例如，如果Young Gen大小为10m并且内存开关为–XX：SurvivorRatio = 2，则将为Eden空间保留5m，为两个Survivor空间分别保留2.5m，默认值= 8）
XX：NewRatio —提供新旧大小的比率（默认值= 2）

堆内存

堆内存分为年轻一代和老一代
JVM启动时分配堆
应用程序运行时堆大小增加或减少
最大大小： -Xms

年轻一代

保留用于包含新分配的对象
Young Gen包括三个部分-Eden Memory 和两个Survivor Memory空间（S0，S1）
大多数新创建的对象进入Eden Memory
当Eden Memory 空间中充满对象时，将执行MinorGC（又称Young Collection），并将所有幸存对象移动到其中一个幸存者空间。
Minor GC还检查survivor 对象并将其移至其他survivor 空间。因此，其中一个survivor空间经常是空的。
在许多次GC循环后，仍然存在的对象将移至旧代存储空间。通常，可以通过设置年轻一代对象的年龄阈值，然后再有资格晋升为老一代

老一代

这是为了包含可能在多次循环在GC中存货下来长寿命的对象而保留的
当旧一代空间已满时，将执行Major GC（又称Old Collection），需要的时间更长

非堆内存

包括永久生成
Perm Gen存储每个类的结构，例如运行时常量池，字段和方法数据，以及方法和构造函数的代码，内部字符串
可以使用-XX: PermSize和-XX: MaxPermSize更改其大小

缓存

代码缓存
存储由JIT编译器生成的已编译代码，JVM内部结构，已加载的探查气代理代码和数据等。
当代码缓存超过阈值时，他将被刷新，并且GC不会从新定位对象。

Stack VS Heap

Java Stack内存用于执行线程，它包含方法特定的值以及对Heap中其他对象的引用：

例:

class Person {
    int pid;
    String name;
// constructor, setters/getters
}
public class Driver {
    public static void main(String[] args) {
        int id = 23;
        String pName = "Jon";
        Person p = null;
        p = new Person(id, pName);
    }
}

新版Java引入以下新的内存空间

Keep Area- Young Generation中的新存储空间，用于包含最近分配的对象，直到下一代Young才执行GC。该区域可防止仅由于在开始young collection之前就已经分配对象
Metaspace：Metaspace替代Permanent Generation。即使Perm Gen始终具有固定大小，它也可以自动增加其大小从而达到基础操作系统所提供的大小。只要classloader 处于活跃装填，Metadata保持活跃且无法释放。