JVM是现在面试中的常客，多是些概念性的东西需要把它记住，这个时候可不能拉跨！

先来几道题练练手，心里有个数

请你谈谈你对JVM的理解？

Java8虚拟机和之前的变化更新？

什么是OOM？什么是栈溢出（StackOverFlowError）？怎么分析？

JVM常用的调优参数有哪些?

内存快照如何抓取、怎么分析Dump文件?

谈谈JVM中，类加载器的认识？

……

懵逼了吧，那就来系统学习一波！

在学习的过程中会遇到很多抽象的概念，需要我们结合图式梳理分析，参考下面的网站：

https://www.processon.com/view/5c749debe4b0f9fba6921d15

https://www.processon.com/view/5a7bff4be4b024b99bf5d30f

https://www.processon.com/view/5bc708cde4b08faf8c808c91#map

JVM的位置

JVM的体系结构

类加载器

作用

加载Class文件

图示

示例

public class Person {

    private String name;

    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        Class<? extends Person> aClass = person.getClass();
        System.out.println(aClass);
        System.out.println(aClass.getClassLoader());    //AppClassLoader
        System.out.println(aClass.getClassLoader().getParent());    //ExtClassLoader
        System.out.println(aClass.getClassLoader().getParent().getParent());    
        //根加载器，java程序获取不到
    }
}

双亲委派机制

描述

某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。

AppClassLoader——>ExtClassLoader——>Bootstrap（最终执行）

目的

保证安全性

实例

package java.lang;

public class String {

    public String toString() {
        return "Hello";
    }

    public static void main(String[] args) {
        String s = new String();
        s.toString();
    }
}

执行结果程序会报错：在类 java.lang.String 中找不到 main 方法

分析：程序不会先执行在自己创建的类中的方法，而是先委托给其父类加载器，最后在 jdk 自带的 java.lang 中找到要完成的类加载任务，会选择该类执行而不是自己创建的类，进而由于找不到 main 方法而报错。

类加载器收到类加载请求
将这个请求向上委托给父类加载器完成，一直向上委托直到根类加载器
启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前的类加载器，否则就抛出异常，通知子加载器进行加载
重复上一步

能不能自己写个类叫java.lang.System？

答案：通常不可以，但可以采取另类方法达到这个需求。
解释：为了不让我们写System类，类加载采用委托机制，这样可以保证爸爸们优先，爸爸们能找到的类，儿子就没有机会加载。而System类是Bootstrap加载器加载的，就算自己重写，也总是使用Java系统提供的System，自己写的System类根本没有机会得到加载。

但是，我们可以自己定义一个类加载器来达到这个目的，为了避免双亲委托机制，这个类加载器也必须是特殊的。由于系统自带的三个类加载器都加载特定目录下的类，如果我们自己的类加载器放在一个特殊的目录，那么系统的加载器就无法加载，也就是最终还是由我们自己的加载器加载。

沙箱安全机制

Java安全模型的核心就是Java沙箱（sandbox），什么是沙箱？沙箱是一个限制程序运行的环境。沙箱机制就是将 Java 代码限定在虚拟机(JVM)特定的运行范围中，并且严格限制代码对本地系统资源访问，通过这样的措施来保证对代码的有效隔离，防止对本地系统造成破坏。沙箱主要限制系统资源访问，那系统资源包括什么？——CPU、内存、文件系统、网络。不同级别的沙箱对这些资源访问的限制也可以不一样。

所有的Java程序运行都可以指定沙箱，可以定制安全策略。

https://www.cnblogs.com/MyStringIsNotNull/p/8268351.html

Native

//简化版
public synchronized void start() {

    boolean started = false;
    //在调用该方法后线程启动成功
    start0();
    started = true;
}

private native void start0();

native关键字说明其修饰的方法是一个原生态方法，方法对应的实现不是在当前文件，而是在用其他语言（如C和C++）实现的文件中。Java语言本身不能对操作系统底层进行访问和操作，但是可以通过JNI接口调用其他语言来实现对底层的访问。

JNI是Java本机接口（Java Native Interface），是一个本机编程接口，它是Java软件开发工具箱（java Software Development Kit，SDK）的一部分。JNI允许Java代码使用以其他语言编写的代码和代码库。Invocation API（JNI的一部分）可以用来将Java虚拟机（JVM）嵌入到本机应用程序中，从而允许程序员从本机代码内部调用Java代码。

JNI作用：扩展Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用
在最终执行的时候，通过 JNI 加载本地方法库中的方法

PC寄存器

程序计数器是一个记录着当前线程所执行的字节码的行号指示器。

JAVA代码编译后的字节码在未经过JIT（实时编译器）编译前，其执行方式是通过“字节码解释器”进行解释执行。简单的工作原理为解释器读取装载入内存的字节码，按照顺序读取字节码指令。读取一个指令后，将该指令“翻译”成固定的操作，并根据这些操作进行分支、循环、跳转等流程

方法区

方法区是被所有线程所共享的，所有字段、方法字节码、特殊方法（构造函数、接口代码）等在此定义，属于共享空间。

静态变量：static
常量：final
类信息：Class
常量池

栈

程序员学习思想：

程序 = 数据结构 + 算法 √ （持续学习）

程序 = 框架 + 业务逻辑 ×（很容易被淘汰，吃饭用的）

一个小问题：为什么 `main` 方法先执行，最后结束？

一个图解释清楚：

再想想递归调用出现栈溢出是怎么肥四？

对于栈来说，不存在垃圾回收问题

栈存放的内容

8大基本类型
对象引用
实例的方法

类实例化的过程

三种JVM

了解即可

Sun公司 - HotSpot
BEA - JRockit
IBM - J9VM

堆

Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。

类加载器读取了类文件后，一般会把什么东西放在堆中？

类
方法
常量
变量

保存引用类型的真实对象

堆内存中还要细分为三个区域：

新生区（伊甸园区）
养老区
永久区

GC垃圾回收主要是在伊甸园区和养老区！

堆内存满了会爆出 OutOfMemoryError：Java heap space

JDK8以后，永久区——>元空间

新生区、老年区

新生区

对象诞生、成长甚至死亡的地方

伊甸园区

所有对象都是在伊甸园区 new 出来的
幸存区
- 0区
- 1区

经过研究，99%的对象都是临时对象！

永生区（元空间）

这个区域是常驻的，用来存放 JDK 自身携带的 Class 对象。Interface 元空间，存储的是Java运行时的一些环境或类信息，这个区域不存在 GC。关闭 JVM 时这个区域的内存被释放。

JDK1.6 之前：永久带，常量池在方法区中
JDK1.7 ：永久带，但是慢慢退化了（去永久带），常量池在堆中
JDK1.8之后：无永久带，常量池在元空间

堆内存调优

Dump文件：

使用命令 -XX:HeapDumpOnxxxError、-XX:HeapDumpOnxxxException

可以生成关于异常的文件，使用插件 Jprofilter 可以对其进行分析

排除OOM错误故障的方法：

能够看到代码第几行出错：内存快照分析工具，MAT（Eclipse）、Jprofiler（IDEA）
Debug

MAT、Jprofiler作用

分析Dump内存文件，快速定位内存泄露
获得堆中的数据
获得大的对象
……

GC：垃圾回收

一些GC的问题

JVM的内存模型和分区（详细到每个区放什么）
堆里面的分区有哪些？Eden、from、to、老年区，说说他们的特点
GC算法有哪些？怎么用？
轻GC 和重GC 分别在什么时候发生

GC的作用区域

JVM在进行GC时，并不是对新生代、幸存区（from、to）、老年去进行统一回收，大部分回收的都是新生代。

GC的分类

轻GC（普通GC）
重GC（全局GC）

GC的算法

1.引用计数法

每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时可以回收。此方法简单，无法解决对象相互循环引用的问题。

2.复制算法

当一个对象经历了 15次 GC还没有被清除，就会进入老年代。

（可以使用参数 -XX:MaxTenuringThreshold=?来进行调节）

好处：没有内存碎片
坏处：浪费了空间
使用场景：对象存活度较低的区域—新生区。

3.标记清除算法

优点：不需要浪费额外的空间
缺点：两次扫描，严重浪费时间，会产生内存碎片

4.标记压缩算法

对标记清除算法的优化

总结

内存效率

复制算法 > 标记清除算法 > 标记压缩算法

内存整齐度

复制算法 = 标记压缩算法 > 标记清除算法

内存利用率

标记压缩算法 = 标记清除算法 > 复制算法

思考：难道没有最优的算法嘛？

答案：莫得，只有最合适的

GC：分代收集算法

完结撒花~~~~~~~~~

狂神，永远滴神！！！

完了之后抽空深入了解JVM，看《深入理解JVM原理》

参考

狂神说Java：https://www.bilibili.com/video/BV1iJ411d7jS

程序媛想事儿：https://www.cnblogs.com/lanxuezaipiao/p/4138511.html

不止吧：https://www.cnblogs.com/b3051/p/7484501.html

re-phoenix：https://www.cnblogs.com/manayi/p/9290490.html

春_：https://blog.csdn.net/weixin_43736084/article/details/103937547

纯洁的微笑：https://www.cnblogs.com/ityouknow/p/5614961.html