java 核心知识点——JVM
目录
什么是Java虚拟机？
虚拟机架构设计
为什么用元空间取代永久代
双亲委派机制
分代年龄为什么是15次
GC算法
如何判断一个对象可以被回收
什么是Java虚拟机？
Java virtual machine。虚拟机，像真实的计算机一样，能够运行字节码指令。好处是屏蔽了操作系统的细节，使用Java可以一处编写，到处运行。
虚拟机架构设计
类加载子系统：将编译好的class文件加载到类加载子系统里，功能是查找并验证类文件，完成相关的内存分配和对象赋值。
运行时数据区：完成数据存储和数据交换。分为线程共享和隔离区。线程共享区包括方法区和堆区，他们程序员能够通过编写代码直接操作的内存区，隔离区包括：栈，程序计数器，本地方法栈，他们是由jvm调度的内存区。
方法区：主要功能是存储运行时常量池，字段，方法元数据和类的元数据。
堆：存储Java对象的实例，新建的类的实例都存在堆区。
栈：通过线程的方式运行来加载各种方法。
程序计算器：保存了每个线程执行方法的地址。
本地方法区：加载并运行native方法。
运行时数据区的5个内存区就能完成Java程序的逻辑执行和数据的交换。
执行引擎：即时编辑器：将字节码翻译成操作系统能够执行的CPU指令，可以通过jvm参数来设置解释执行或者编译执行。解释执行就是直接将字节码作为源程序输入执行，不必等待编译全部完成再执行，可以省去不必要的编译时间。编译执行就是由编译程序将目的代码一次性编译成目标程序，再由机器执行，执行效率更高，占用内存资源更少。
垃圾回收器：负责对运行时数据区的数据进行管理和回收，3中回收算法：复制，标记清除，标记整理。我们可以通过jvm参数设置使用哪种算法。
本地方法接口，jni，可以通过JNI查找和加载C或C++代码，操作系统的动态链接库DLL
为什么用元空间取代永久代
jdk1.8hotspot取消了永久代使用元空间实现方法区存储数据。元空间使用本地内存，不用考虑GC问题。在默认情况下元空间可以无限制使用本地内存，可以限制大小。
取代原因：1.永久代内存是有上限的，虽然可以设置大小，但是jvm加载class总数，大小是很难确定的，所以任意出现OOM问题，元空间使用本地内存，上限比较大，可以避免这个问题。
2.永久代通过full GC进行垃圾回收，也就是和老年代同时实现垃圾回收。永久代被元空间替换后，简化FULL GC。可以在不暂停的情况下释放数据，同时也提高了GC性能。
双亲委派机制
类加载机制：Java编译器将Java源文件编译成class文件，再由JVM类加载器加载class文件到内存，jvm加载完成后得到一个class对象。拿到类对象之后就可以进行实例化。
类加载器：jvm设计3个类加载器加载不同范围的jar包和class文件。
核心类库加载器bootstrap，加载Java的核心类库，Java_home\lib目录下的rt.jar，resources.jar
扩展类加载器extension，Java_home\lib\ext目录下jar，classapplication，当前应用中的classpath下的jar,class
自定义类加载器，classLoader类实现
双亲委派机制是按照类加载器的层级关系逐层进行委派。例如，我们需要加载一个class文件的时候，首先把这个class文件的查询和加载交给父加载器执行，如果父加载器不能加载，在自己加载这个class文件。
有2个好处：1保证安全性，因为这种层级关系代表一种优先级，所有类的加载优先使用bootstrap.那么对于核心类库中的类就不能破坏，比如自己写一个string，最终还是会交给bootstrap类加载器加载。在加上每个类加载器有不同的作用范围，就意味着自己写的string不能覆盖核心类库中的类。2.避免重复加载，如果已经加载过来就没有必要再次加载。
分代年龄为什么是15次
堆内存分为young generation(Eden space，survivor space)，old generation。使用new创建对象的时候，jvm会在Eden space 分配一块内存来存储这个对象。Eden space内存不足时会触发young GC进行对象回收，存在引用关系的对象，jvm把他们移动到survivor space。
survivor space 分为from 和 to 区，刚从Eden space 转移过来的对象被分配到 from区，每经历一次youngGC这些没有别回收的对象在from和to区来回移动，每移动一次，对象的GC年龄加1.默认情况下当分代年龄到达15时候，jvm就移动对象到old generation。
对象的GC年龄存储在对象头里，一个对象在jvm内存里由3个部分组成，对象头，实例数据，对齐填充。对象头有4位存储GC年龄，4位存储最大数15.jvm提供参数设置GC年龄大小，不能超过15，若一个对象触发了15GC还没有回收，就移动到老年代。动态年龄判断方法决定是否移动到老年代。
GC算法
标记清除：将存活对象打上标记，没有标记的对象就是垃圾对象需要被垃圾回收器回收。缺点：产生较多的内存碎片，随着时间推移，这些碎片使得系统无法再大量分配连续的内存空间。导致频繁触发GC操作。
标记复制：把内分为2等分，每次只使用其中一份，等待这部分使用的内存满了之后，标记存活对象，然后把存活对象复制到另一部分闲置的内存里，留在第一部分内存里的对象全部回收。那么空闲下来的内存空间成为了使用状态，而原来使用中的内存空间闲置下来继续使用。之后重复这个循环。缺点：我们实际使用的内存空间只有50%，而另外一半空闲的。浪费内存空间。如果大量复制对象，垃圾回收耗时就比较长，适用于存活对象少垃圾对象多的情况。
标记整理：标记出存活的对象，再把所有存活对象整理到内存空间的另一端，而没有被标记的对象可以被覆盖或者释放。缺点：和标记清除算法差不多，只不过增加了把存活对象移动到一起的操作。
Java对象基本是临时对象，很快被回收，jvm使用了分代设计，根据对象在内存里的存活时间，分为年轻代，老年代和永久代。年轻代使用标记复制算法，每次复制的时候存活下来的对象较少。老年代是经历过几次垃圾回收的对象，jvm认为他们可以继续存活下去，采用标记清除算法。永久代表示一直会存活的对象，只有触发fullGC时候才会被回收。所以永久代创建对象过多容易内存溢出。
如何判断一个对象可以被回收
最重要的是判断这个对象是否还在被使用，只有没有被使用的对象才能被回收。
引用计算器：给每个对象添加一个引用计数器，记录指向当前对象的引用次数，一旦引用次数变成0，就可以回收了。
可达性分析：首先确定一系列肯定不能回收的对象，作为GC ROOT对象，例如，虚拟机栈引用的对象，本地方法栈引用的对象，然后以GC ROOT对象作为起始点向下搜索，寻找他的直接和间接引用对象。在遍历完成后，发现有一些对象不可达，这样的对象可以被回收。这个过程需要暂停所有用户线程。