引言

先上圖

JVM結(jié)構(gòu).png

棧

功能：存放局部變量(線程棧)

1. 棧幀

（1）概念
一個(gè)方法對(duì)應(yīng)一塊棧幀內(nèi)存區(qū)域，該棧幀中保存方法中聲明的局部變量

棧幀工作概念圖.png

（2）棧幀結(jié)構(gòu)
棧幀由局部變量表，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)鏈接，方法出口等部分組成。其中：
操作數(shù)棧：方法運(yùn)行時(shí)，用于變量操作的臨時(shí)內(nèi)存，如運(yùn)算(1 + 1 = 2)時(shí)在操作數(shù)棧分配的內(nèi)存中完成，后復(fù)制給棧幀中的局部變量；
動(dòng)態(tài)鏈接：運(yùn)行時(shí)，將符號(hào)變?yōu)槠浯a對(duì)應(yīng)的直接內(nèi)存地址(直接引用)；
例如：func()運(yùn)行時(shí)，將方法區(qū)中對(duì)應(yīng)邏輯地址拷貝入動(dòng)態(tài)鏈接之中；
方法入口：返回main()棧幀；

2.程序計(jì)數(shù)器

(1) 概念：每一個(gè)線程獨(dú)有的內(nèi)存空間，存放每個(gè)線程即將執(zhí)行的代碼行號(hào)
(2) 作用：多線程場(chǎng)景下，當(dāng)前線程CPU被搶占，掛起后由程序計(jì)數(shù)器記錄的行號(hào)恢復(fù)程序

程序執(zhí)行器概念圖.png

3. 棧，方法區(qū)與堆關(guān)系

棧中對(duì)象通過指針指向其堆中分配地址
方法區(qū)中常保存常量，靜態(tài)變量及類信息

棧，方法區(qū)與堆關(guān)系.png

4. 對(duì)象的創(chuàng)建及結(jié)構(gòu)

對(duì)象創(chuàng)建流程.png

4.1 分配內(nèi)存的方法：

（1）指針碰撞方法：
條件：當(dāng)Java堆內(nèi)存絕對(duì)整齊的排列時(shí)(較常見)

指針碰撞法.png

5. 堆結(jié)構(gòu)與垃圾收集

5.1 堆結(jié)構(gòu)與垃圾收集結(jié)構(gòu)圖

堆結(jié)構(gòu)與垃圾收集.png

注1: 一般老年代最后留存的對(duì)象為靜態(tài)對(duì)象，在7*24小時(shí)web服務(wù)中，靜態(tài)對(duì)象將一直存活
注2: 一個(gè)OOM（內(nèi)存溢出）小案例

public class HeapTest {
  byte[] a = new byte[1024 * 100];
  public static void main(String[] args) {
    ArrayList<HeapTest> heapTests = new ArrayList<>();
    while(True) {
      heapTests.adds(new HeapTest());
     # 通過可達(dá)性分析方式不能回收該部分內(nèi)存
    }
  }
}

5.2 對(duì)象的并發(fā)放入方式

在高并發(fā)web服務(wù)中，對(duì)象會(huì)嘗試通過高并發(fā)的方式放入堆中分配的空間，其中有兩種方式：
（1）Cas+失敗重試方案
（2）本地線程分配緩沖(TLAB:JDK1.8默認(rèn)方式)
JVM預(yù)先為每個(gè)線程分配對(duì)應(yīng)的內(nèi)存塊

5.3 對(duì)象結(jié)構(gòu)

（1）對(duì)象由對(duì)象頭，實(shí)例數(shù)據(jù)及對(duì)齊填充組成

對(duì)象結(jié)構(gòu).png

（2）對(duì)象結(jié)構(gòu)的優(yōu)化：指針壓縮(JDK默認(rèn)：8字節(jié)對(duì)象壓縮至4字節(jié))

• VM options: -XX: +UseCompressedOps
• 對(duì)象指針壓縮優(yōu)點(diǎn)：大大縮小對(duì)象占用內(nèi)存，例如：
  通過一定的壓縮算法，使得：
  35位的對(duì)象可以由32位的機(jī)器進(jìn)行保存。

5.4 對(duì)象內(nèi)存流程

對(duì)象內(nèi)存流程.png

（1）對(duì)象逃逸現(xiàn)象及分析

例1:
User u = CreateUser();
public User CreateUser() {
  User user = new User();
  user.setId(1);
  return user;
}
// 局部對(duì)象user逃逸出了它的create方法，JVM視情況將這種對(duì)象的內(nèi)存分配至堆中保存

例2:
public void CreateUser() {
  User user = new User();
  user.setId(1);
  return ;
}
//  該局部變量user未逃逸，對(duì)于該種情況，JVM將判斷對(duì)象所占內(nèi)存大小，若內(nèi)存較小，將對(duì)象保存入方法createUser對(duì)應(yīng)的棧楨中；
// 優(yōu)點(diǎn)：該方法結(jié)束時(shí)，內(nèi)存（棧楨）被銷毀，該對(duì)象內(nèi)存被回收，以這種方式降低GC頻率

（2）JVM對(duì)象逃逸處理
JVM虛擬機(jī)通過參數(shù)(-XX:+DoEscapeAnalysis) JDK默認(rèn)開啟
標(biāo)量替換：若棧楨中無連續(xù)空間放置對(duì)象，僅將對(duì)象中成員變量放入棧楨中

標(biāo)量替換.png

標(biāo)量替換參數(shù)：XX: +EliminateAllocations

5.5 對(duì)象的分配：

（1）對(duì)象主要在Eden區(qū)分配，當(dāng)Eden區(qū)空間不足時(shí)觸發(fā)一次minor GC
（2）大對(duì)象直接進(jìn)入老年代（建議直接進(jìn)入老年代，不然增加年輕代回收頻率）
大對(duì)象定義： -XX : PretenureSize Threshold = 10000000(大對(duì)象對(duì)應(yīng)閾值)
巧妙設(shè)計(jì)分代年齡：根據(jù)業(yè)務(wù)需要設(shè)置分代年齡，使對(duì)象不必經(jīng)過15次GC才進(jìn)入老年代區(qū)(-XX:MaxTenuringThreshold)

6. 老年代空間分配擔(dān)保機(jī)制

老年代空間分配擔(dān)保機(jī)制.png

7. 對(duì)象內(nèi)存的回收

（1）引用計(jì)算方法：

main() {
  obj A  = new Obj();    // A計(jì)數(shù)值+1
  obj B = new Obj();
  A.instance = B;         // A計(jì)數(shù)+2
  B.instance = A;
}

A = null;    // A計(jì)數(shù)值-1

(2) 可達(dá)性分析
將GC roots對(duì)象作為起點(diǎn)，從此向下搜索引用對(duì)象，可找到的標(biāo)為非垃圾對(duì)象，其余為垃圾對(duì)象.

根結(jié)點(diǎn)一般為：

• 線程棧本地變量
• 靜態(tài)變量
• 本地方法棧變量

8. 常見引用類型

• 強(qiáng)引用
• 軟引用
• 弱引用
• 虛引用

9. 如何判斷一個(gè)類已無用

回收元空間（方法區(qū)）內(nèi)存：3個(gè)條件需均滿足

• 類所有對(duì)象實(shí)例已被回收（該對(duì)象已無引用）
• 加載該類classLoader被回收（一般為自定義類加載器被回收）
• 該類對(duì)應(yīng)java.lang.class 對(duì)象未被引用，無法在其他地方由反射訪問該類
  一般被回收對(duì)象：Tomcat， JSP對(duì)象