1、為什么需要虛擬機(jī)

http://baijiahao.baidu.com/s?id=1594810966058734748&wfr=spider&for=pc

2、虛擬機(jī)體系架構(gòu)

https://blog.csdn.net/u013256816/article/details/51484031
https://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/20380971

3、虛擬機(jī)內(nèi)存區(qū)域

• 程序計(jì)數(shù)器：當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。
• 棧:棧是線程私有的，每創(chuàng)建一個(gè)線程，虛擬機(jī)就會(huì)為這個(gè)線程創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)棧，虛擬機(jī)棧表示Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每調(diào)用一個(gè)方法就會(huì)為每個(gè)方法生成一個(gè)棧幀（Stack Frame），用來(lái)存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。每個(gè)方法被調(diào)用和完成的過(guò)程，都對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀從虛擬機(jī)棧上入棧和出棧的過(guò)程。虛擬機(jī)棧的生命周期和線程是相同的”。
  本地棧：
• 堆：存放對(duì)象
• 方法區(qū)：存放類信息（class文件種的常量池）、靜態(tài)變量（static修飾）、常量（final修飾）

4、垃圾回收機(jī)制

垃圾回收一般必須完成兩件事：檢測(cè)出垃圾；回收垃圾。

• 檢測(cè)垃圾的算法：
  （1）：引用計(jì)數(shù)法：給對(duì)象增加添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，有一個(gè)地方引用，計(jì)數(shù)值就加1；引用失效則減1；計(jì)數(shù)器為0說(shuō)明可以垃圾回收。
  缺點(diǎn)：無(wú)法解決相互引用的問(wèn)題
  (2) : 可達(dá)性分析算法：
  以一系列"GC Roots"對(duì)象為起點(diǎn)，判斷別的對(duì)象與他們是否存在引用鏈關(guān)系；沒(méi)有則說(shuō)明該對(duì)象可被回收。
  可作為GC Roots的對(duì)象：
  （1）：虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對(duì)象
  （2）：方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
  （3）：方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
  （4）：本地方法棧（native方法）引用的對(duì)象
• 垃圾回收算法
  （1）：標(biāo)記——清除算法
  缺點(diǎn)：標(biāo)記清除產(chǎn)生大量不連續(xù)的碎片空間，導(dǎo)致分配大對(duì)象無(wú)法找到足夠的內(nèi)存提前觸發(fā)垃圾回收。
  （2）：復(fù)制算法
  年輕代垃圾回收采用這種算法，把年輕代分為一個(gè)Eden區(qū)，2個(gè)Survivor區(qū)（from和to）。
  大小比例是：Eden:from:to = 8 :1:1。
  對(duì)象在Eden和from中出生，垃圾回收后還存在放在to中，to不足則需要老年代擔(dān)保。
  缺點(diǎn)：對(duì)象存活率高時(shí)，復(fù)制效率變低；需要?jiǎng)e的空間進(jìn)行擔(dān)保，以應(yīng)對(duì)所有對(duì)象存活的極端情況。
  （3）：標(biāo)記——整理算法
  標(biāo)記后存活對(duì)象移向一端，老年代采用的GC算法。
  （4）：分代收集算法
  為什么新生代內(nèi)存需要有兩個(gè)Survivor區(qū)
• java中的垃圾回收器:
  現(xiàn)在java虛擬機(jī)垃圾回收采用的分代收集算法，因此年輕代和老年代有各自的垃圾回收器。
  Serial收集器：年輕代的單線程收集器，垃圾回收時(shí)必須暫停所有的工作線程。
  ParNew收集器：Serial收集器的多線程版。
  Serial適合運(yùn)行在單CPU,ParNew適合運(yùn)行在多CPU下，目前這有這2個(gè)收集器適合與CMS收集器配合。
  CMS收集器：Concurrent Mark Sweep，由名字可以看出基于“標(biāo)記——清除”算法實(shí)現(xiàn)，是一種以獲取最少停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。
  CMS如何減少時(shí)間停頓？
• CMS垃圾回收分為4個(gè)過(guò)程：
  1初始標(biāo)記：只標(biāo)記老年代GC roots“根對(duì)象” 和年輕代中對(duì)老年代的可達(dá)對(duì)象，速度很快，會(huì)停止其他線程
  2并發(fā)標(biāo)記：根據(jù)初始標(biāo)記得到的存活對(duì)象，遞歸其引用鏈，標(biāo)記其他可達(dá)對(duì)象。因?yàn)樵撾A段是并發(fā)的，標(biāo)記過(guò)程中工作線程也在運(yùn)行，就有可能出現(xiàn)新生代對(duì)象晉升到老年代或者直接在老年代中中分配對(duì)象。為了提高重新標(biāo)記的效率，該階段會(huì)把上述對(duì)象所在的Card標(biāo)識(shí)為Dirty，后續(xù)只需掃描這些Dirty Card的對(duì)象，避免掃描整個(gè)老年代。
  3重新標(biāo)記：重新對(duì)GC roots 、Dirty Card等對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記，該過(guò)程會(huì)暫停工作線程
  4并發(fā)整理：清理垃圾
  CMS的優(yōu)缺點(diǎn)：
• 優(yōu)點(diǎn)：并發(fā)收集，減少停頓
• 缺點(diǎn)：
  1基于標(biāo)記——清除算法，會(huì)產(chǎn)生大量的空間碎片。還好CMS可以設(shè)置參數(shù)對(duì)內(nèi)存碎片進(jìn)行合并整理。
  2CMS在并發(fā)整理階段客戶線程還在運(yùn)行，于是得預(yù)留空間給客戶線程使用，當(dāng)老年代空間達(dá)到92%就會(huì)觸發(fā)一次Full gc。
  總的來(lái)說(shuō)：CMS回收器減少了回收的停頓時(shí)間，但是降低了堆空間的利用率。
  http://www.itdecent.cn/p/2a1b2f17d3e4
  https://blog.csdn.net/wfh6732/article/details/57490195?utm_source=itdadao&utm_medium=referral

5、 內(nèi)存分配機(jī)制

1、大多數(shù)情況下，對(duì)象在新生代Eden區(qū)分配，Eden區(qū)空間不足時(shí)觸發(fā)minor GC.
2、大對(duì)象直接在老年代分配空間。典型的大對(duì)象是很長(zhǎng)的字符串和數(shù)組，虛擬機(jī)中有一個(gè)參數(shù)，空間大于這個(gè)參數(shù)的對(duì)象直接在老年代分配。
3、在Eden出生的對(duì)象經(jīng)過(guò)一次minor GC后仍然存在，且能被survivor分區(qū)容納，年齡就加1，當(dāng)年齡增加到15（值可以設(shè)置）就會(huì)晉升到老年代。
4、動(dòng)態(tài)年齡判斷：不是必須達(dá)到某個(gè)年齡才能晉升到老年代，相同年齡所有對(duì)象總和大于survivor50%，可以直接進(jìn)入老年代。
5、空間擔(dān)保分配：進(jìn)行Minor GC之前，需要檢查老年代最大連續(xù)空間是否大于所有新生對(duì)象總和，如果小于，看看虛擬機(jī)是否允許擔(dān)保失敗，允許的話繼續(xù)檢查老年代最大的連續(xù)可用空間是否大于歷次晉升到老年區(qū)的平均值，大于的話可以進(jìn)行Minor GC,小于的話或者不允許是擔(dān)保失敗則要進(jìn)行一次Full GC。

6、類加載過(guò)程

• 類加載過(guò)程：加載——驗(yàn)證——準(zhǔn)備——解析——初始化

1、加載
通過(guò)一個(gè)類的全限定名來(lái)獲取該類的二進(jìn)制字節(jié)流，對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)在方法區(qū)，在方法區(qū)生成一個(gè)代表該類的class對(duì)象，作為數(shù)據(jù)的訪問(wèn)入口。
需要注意的是：二進(jìn)制字節(jié)流不一定要從class中獲取，可以從jar包、網(wǎng)絡(luò)、或者動(dòng)態(tài)代理生成的代理類。
2、驗(yàn)證：確保Class文件的字節(jié)流符合虛擬機(jī)的要求

• 文件格式驗(yàn)證：驗(yàn)證字節(jié)流是否符合Class文件格式的規(guī)范，例如是否以魔數(shù)開頭，主次版本號(hào)是否在當(dāng)前虛擬機(jī)的處理范圍內(nèi)，常量池的常量是否符合要求等，通過(guò)這個(gè)階段驗(yàn)證后字節(jié)流才會(huì)進(jìn)入方法區(qū)中存儲(chǔ)。
• 元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：對(duì)字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語(yǔ)義分析，保證符合Java語(yǔ)言規(guī)范，例如：驗(yàn)證該類是否繼承了不被允許繼承的類（final）,是否實(shí)現(xiàn)了接口的所有方法等。
• 字節(jié)碼驗(yàn)證：對(duì)類的方法體進(jìn)行校驗(yàn)分析，例如：方法中的類型轉(zhuǎn)換是否有效等
• 符號(hào)引用驗(yàn)證： 對(duì)類自身以外的信息進(jìn)行驗(yàn)證，例如：是否能夠通過(guò)全限定名找到對(duì)應(yīng)的類等

3、準(zhǔn)備：為類變量（不包括實(shí)例變量）在方法區(qū)分配內(nèi)存，并設(shè)置初始值。
4、解析：將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接引用。
5、初始化：執(zhí)行靜態(tài)代碼塊，為靜態(tài)變量賦值，該過(guò)程是線程安全的，事餓漢式單例的基礎(chǔ)。

7、類加載器

java有四種類加載器，啟動(dòng)類加載器（Bootstap ClassLoader）,擴(kuò)展類加載器（Extension ClassLoader）,應(yīng)用程序類加載器（Application ClassLoader）,也稱為系統(tǒng)加載器，應(yīng)用程序一般是由這3種類加載器相互配合加載，每種加載器會(huì)加載特定路徑下的源碼。
雙親委派模型的工作過(guò)程：一個(gè)類加載器收到類加載的請(qǐng)求，他首先不會(huì)自己區(qū)加載，而是把委托其父類加載器去加載，最終都會(huì)讓啟動(dòng)類加載器去嘗試加載，只有當(dāng)父加載器無(wú)法完成這個(gè)加載請(qǐng)求（在他的搜索范圍沒(méi)有找到這個(gè)類），子加載器才會(huì)嘗試自己去加載。
雙親委派模型的好處：避免加載到跟系統(tǒng)中定義的同名的類，造成系統(tǒng)的混亂。

8 四種引用

• 強(qiáng)引用
  賦值符號(hào)即為強(qiáng)引用，例如： Object o1 = new Object();
  或者o1 = o2，當(dāng)內(nèi)存空間不足時(shí)，虛擬機(jī)即使拋出內(nèi)存溢出停止程序也不會(huì)回收強(qiáng)引用對(duì)象，因此在使用過(guò)程中，如果是全局變量，不用的時(shí)候可以置為null，下次垃圾回收內(nèi)存就會(huì)被回收。
• 軟引用
  內(nèi)存空間足夠時(shí)，垃圾回收時(shí)不會(huì)回收；內(nèi)存空間不足時(shí)，垃圾回收時(shí)會(huì)回收軟引用的內(nèi)存。主要用于避免內(nèi)存溢出。
• 弱引用
  垃圾回收時(shí)不管內(nèi)存空間是否足夠均會(huì)回收。主要用于避免內(nèi)存泄漏。（Handler內(nèi)存溢出的解決方式）
• 虛引用