一、Java內(nèi)存區(qū)域

1.Java虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)

• 程序計數(shù)器（線程私有）：如果執(zhí)行的是Java方法，則這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機字節(jié)碼指令的地址，如果是Native方法，這個計數(shù)器值為空。
• Java虛擬機棧（線程私有）：每個方法在執(zhí)行時都會創(chuàng)建一個棧幀，用于存儲局部變量表，操作數(shù)棧，動態(tài)鏈接，方法出口、常量池引用等信息。通過-Xss來指定虛擬機棧內(nèi)存的大小。
• 本地方法棧：為Native方法服務(wù)。
• Java堆（線程共享）：所有對象在這里分配內(nèi)存，是垃圾收集的主要區(qū)域。-Xms設(shè)置堆初始大小，-Xmx設(shè)置堆最大內(nèi)存。堆可以細(xì)分為新生代和老年代，再細(xì)致一點可以分為Eden，F(xiàn)rom Survivor，To Survivor。
• 方法區(qū)（線程共享）：用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。

2.對象的創(chuàng)建過程

1. 類加載檢查
2. 為對象分配內(nèi)存
3. 將分配到的內(nèi)存空間初始化置零（不包括對象頭）
4. 設(shè)置對象頭
5. 初始化成員變量，并執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)

3.OOM異常（內(nèi)存溢出）

• Java堆溢出
• 虛擬機棧和本地方法棧溢出
• 方法區(qū)和運行時常量池溢出
• 本機直接內(nèi)存溢出

3.1 JVM調(diào)優(yōu)

1. 首先把OOM文件dump下來
2. 使用jprofiler工具加載dump文件，查看是否有大對象占用很大內(nèi)存，此外還可以定位到哪行代碼出現(xiàn)問題
3. 嘗試調(diào)大堆內(nèi)存

內(nèi)存泄漏：程序申請內(nèi)存后，無法釋放已申請的內(nèi)存空間，一次內(nèi)存泄漏危害可以忽略，但內(nèi)存泄漏堆積后果很嚴(yán)重，無論內(nèi)存多大都會被占光。

二、垃圾收集

1.判斷對象是否已死

• 引用計數(shù)法：為對象添加計數(shù)器，引用為0時可被回收。缺點：當(dāng)存在循環(huán)引用時，所占用的內(nèi)存永遠(yuǎn)無法被回收。
• 可達(dá)性分析算法：以GC Roots為起點搜索，可達(dá)對象都是存貨的，不可達(dá)對象都被回收。

可作為GC Roots對象的：

• 虛擬機棧中引用的對象
• 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象
• 方法區(qū)中常量引用的對象
• 本地方法棧中Native方法引用的對象

2.引用

• 強引用：
  被強引用關(guān)聯(lián)的對象不會被回收。使用 new 一個新對象的方式來創(chuàng)建強引用。

Object obj = new Object();

• 軟引用：只有在內(nèi)存不夠的情況下才回收。使用 SoftReference 類來創(chuàng)建軟引用。

假設(shè)有一個應(yīng)用需要大量讀取本地的圖片：每次讀取圖片都從磁盤讀取會嚴(yán)重影響性能，如果一次性全部加載到內(nèi)存中又可能造成溢出，此時用軟引用就可以解決這個問題。

• 弱引用：被弱引用關(guān)聯(lián)的對象一定會被回收。使用 WeakReference 類來創(chuàng)建弱引用。
• 虛引用（幽靈引用/幻影引用）：為一個對象設(shè)置虛引用的唯一目的是能在這個對象被回收時收到一個系統(tǒng)通知。一個對象是否有虛引用的存在，不會對其生存時間造成影響，也無法通過虛引用得到一個對象。使用 PhantomReference 來創(chuàng)建虛引用。

3.finalize()

在可達(dá)性分析中不可達(dá)的對象，也并不是一定會被回收的，真正宣告它死亡，至少需要兩次標(biāo)記過程?？蛇_(dá)性分析中的不可達(dá)對象會被進(jìn)行第一次標(biāo)記，并根據(jù)此對象是否有必要執(zhí)行finalize()方法進(jìn)行一次篩選。如果沒有覆蓋finalize()方法或已被執(zhí)行過，則都被視為沒有必要執(zhí)行。
如果有必要執(zhí)行finalize()方法，會被放入F-Queue中，有可能會通過finalize()方法實現(xiàn)自救。

4.回收方法區(qū)

常量池的回收和類的卸載

5.垃圾收集算法

• 標(biāo)記-清除：會產(chǎn)生很多內(nèi)存碎片，后續(xù)會因為沒有連續(xù)內(nèi)存空間分配給大對象而提前進(jìn)行垃圾收集。
• 復(fù)制算法：不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，但只用到一半的內(nèi)存。
• 標(biāo)記-整理算法：沒有內(nèi)存碎片，效率偏低。

6.垃圾收集器

• Serial 收集器（新生代，復(fù)制算法；老年代，標(biāo)記整理算法）：
  Serial 翻譯為串行，也就是說它以串行的方式執(zhí)行。它是單線程的收集器，只會使用一個線程進(jìn)行垃圾收集工作。 會暫停所有的用戶線程，不適合服務(wù)器環(huán)境。
• ParNew收集器（新生代，復(fù)制算法；老年代，標(biāo)記整理算法）：
  Serial收集器的多線程版本。
• Parallel Scavenge收集器：與 ParNew 一樣是多線程收集器。其它收集器目標(biāo)是盡可能縮短垃圾收集時用戶線程的停頓時間，而它的目標(biāo)是達(dá)到一個可控制的吞吐量，因此它被稱為“吞吐量優(yōu)先”收集器。這里的吞吐量指 CPU 用于運行用戶程序的時間占總時間的比值。在注重吞吐量以及 CPU 資源敏感的場合，都可以優(yōu)先考慮 Parallel Scavenge 加 Parallel Old 收集器
• CMS 收集器（用于老年代，標(biāo)記-清除算法）：
  是一種以獲取最短停頓回收時間為目標(biāo)的收集器。
  初始標(biāo)記：僅僅只是標(biāo)記一下 GC Roots 能直接關(guān)聯(lián)到的對象，速度很快，需要停頓。
  并發(fā)標(biāo)記：進(jìn)行 GC Roots Tracing 的過程，它在整個回收過程中耗時最長，不需要停頓。
  重新標(biāo)記：為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序繼續(xù)運作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動的那一部分對象的標(biāo)記記錄，需要停頓。
  并發(fā)清除：不需要停頓。
• G1收集器（整體采用標(biāo)記整理，局部采用復(fù)制）：G1（Garbage-First），它是一款面向服務(wù)端應(yīng)用的垃圾收集器，在多 CPU 和大內(nèi)存的場景下有很好的性能。堆被分為新生代和老年代，其它收集器進(jìn)行收集的范圍都是整個新生代或者老年代，而 G1 可以直接對新生代和老年代一起回收。解決了CMS內(nèi)存碎片的問題，同時使停頓時間更短，甚至用戶可以自己指定停頓時間。

7.內(nèi)存分配與回收策略

1. 對象優(yōu)先在Eden分配
2. 大對象（需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對象 ）直接進(jìn)入老年代
3. 長期存活（默認(rèn)為15歲，每熬過一次minor GC 算一次）的對象將進(jìn)入老年代
4. 如果Survivor空間中相同年齡所有對象大小總和超過Survivor空間的一半，則年齡大于或等于該年齡的對象就可以直接進(jìn)入老年代。

三、類加載機制

1.類的生命周期

加載-驗證-準(zhǔn)備-解析-初始化-使用-卸載

• 加載：

1. 通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流
2. 將這個字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
3. 在內(nèi)存中生成一個代表這個類的Class對象，作為方法區(qū)這個類的各種數(shù)據(jù)的訪問入口

• 驗證：確保Class文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機的要求，并且不會危害虛擬機自身的安全
• 準(zhǔn)備：類變量是被 static 修飾的變量，準(zhǔn)備階段為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置初始值，使用的是方法區(qū)的內(nèi)存。實例變量不會在這階段分配內(nèi)存，它會在對象實例化時隨著對象一起被分配在堆中。
• 解析：將常量池的符號引用替換為直接引用的過程，解析某些時候可以在初始化后
• 初始化：
  以下5種情況需要立即對類進(jìn)行初始化：
  1.遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic這4條字節(jié)碼指令時。
  2.使用java.lang.reflect包的方法對類進(jìn)行反射調(diào)用時
  3.當(dāng)初始化一個類時，發(fā)現(xiàn)其父類還沒有初始化
  4.虛擬機啟動時，會初始化主類(main)
  5.如果一個java.lang.invoke.MethodHandle時力最后的解析結(jié)果為REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStaitc方法句柄時。

2.類加載器

• 啟動類加載器：加載存放在<JAVA_HOME>\lib中的
• 擴展類加載器：加載<JAVA_HOME>\lib\ext中的
• 應(yīng)用程序類加載器：加載用戶類路徑上所指定的類庫

3.雙親委派模型

• 工作過程：一個類加載器首先將類加載請求轉(zhuǎn)發(fā)到父類加載器，只有當(dāng)父類加載器無法完成時才嘗試自己加載。
• 好處：保證Java程序的穩(wěn)定運作。使得 Java 類隨著它的類加載器一起具有一種帶有優(yōu)先級的層次關(guān)系，從而使得基礎(chǔ)類得到統(tǒng)一。