一、Java 虛擬機(jī)的概念

所謂虛擬機(jī)，就是一臺虛擬的機(jī)器，它是一款軟件，用來執(zhí)行一系列虛擬計算機(jī)指令。大體上虛擬機(jī)可以分為系統(tǒng)虛擬機(jī)和程序虛擬機(jī)。Virtual Box、VMWare 就屬于系統(tǒng)虛擬機(jī)，它們完全是對物理計算機(jī)的仿真，提供了一個可運(yùn)行完整操作系統(tǒng)的軟件平臺。程序虛擬機(jī)的典型代表就是 Java 虛擬機(jī)，它專門為執(zhí)行單個計算機(jī)程序而設(shè)計，在 Java 虛擬機(jī)中執(zhí)行的指令我們稱為 Java 字節(jié)碼指令。

二、Java 虛擬機(jī)的結(jié)構(gòu)

1. 類加載子系統(tǒng)
   負(fù)責(zé)從文件系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)中加載 Class 信息，加載的信息存放在一塊稱之為方法區(qū)的內(nèi)存空間。

2. 方法區(qū)
   存放類信息、常量信息、常量池信息，包括字符串字面量和數(shù)字常量等。

3. Java 堆
   在 Java 虛擬機(jī)啟動的時候建立 Java 堆，它是 Java 程序最主要的內(nèi)存工作區(qū)域，幾乎所有的對象實(shí)例都存放到 Java 堆中，堆空間是所有線程共享。

4. 直接內(nèi)存
   Java 的 NIO 庫允許 Java 程序使用直接內(nèi)存，從而提高性能，通常直接內(nèi)存的速度會優(yōu)于 Java 堆，讀寫頻繁的場合可能會考慮使用。

5. Java 棧
   每個虛擬機(jī)線程都有一個私有的棧，一個線程的 Java 棧在線程創(chuàng)建的時候被創(chuàng)建，Java 棧中保存著局部變量，方法參數(shù)，方法調(diào)用、返回值等。

6. 本地方法棧
   本地方法棧與 Java 棧非常類似，最大不同是，本地方法棧用于本地方法調(diào)用，Java 虛擬機(jī)運(yùn)行 Java 直接調(diào)用本地方法（通常使用 C 編寫）。

7. 垃圾收集系統(tǒng)

8. PC(Program Counter) 寄存器
   PC 寄存器也是每個線程私有的空間，Java 虛擬機(jī)會為每個線程創(chuàng)建 PC 寄存器。在任意時刻，一個 Java 線程總在執(zhí)行一個方法，這個方法被稱為當(dāng)前方法，如果當(dāng)前方法不是本地方法，PC 寄存器就會執(zhí)行當(dāng)前正在被執(zhí)行的指令；如果是本地方法，則 PC 寄存器值為 undefined。寄存器存放如當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境指針，程序計數(shù)器，操作棧指針，計算的變量指針等信息。

9. 執(zhí)行引擎
   虛擬機(jī)最核心的組件就是執(zhí)行引擎了，它負(fù)責(zé)執(zhí)行虛擬機(jī)的字節(jié)碼。

堆、棧、方法區(qū)的區(qū)別與聯(lián)系：
堆解決的是數(shù)據(jù)存儲的問題，即數(shù)據(jù)怎么放，放在哪兒。
棧解決的是程序運(yùn)行的問題，即程序如何運(yùn)行，或者說如何處理數(shù)據(jù)。
方法區(qū)則是輔助堆棧的快永久區(qū)（Perm），解決堆棧信息的產(chǎn)生，是先決條件。

例如，我們創(chuàng)建一個新的對象 User。那么，User 類的一些信息（類信息、靜態(tài)信息都存在于方法區(qū)中）；而 User 對象被實(shí)例化出來以后，被存儲到 Java 堆中，一塊內(nèi)存空間；當(dāng)我們?nèi)ナ褂玫臅r候，都是使用 User 對象引用，形如 User user = new User() 這里的 user 就是存放在 Java 棧中的，即 User 真實(shí)對象的一個引用。

根據(jù)垃圾回收機(jī)制的不同，Java 堆有可能擁有不同的結(jié)構(gòu)。最為常見的就是將整個 Java 堆分為新生代和老年代。其中新生代存放新生的或者年齡不大的對象，老年代則存放老年對象。新生代分為 Eden 區(qū)、s0 區(qū)、s1 區(qū)，s0 區(qū)、s1 區(qū)是兩塊大小相等且可以互換角色的空間。

Java 棧一塊線程私有的內(nèi)存空間，棧一般由三部分組成：局部變量表、操作數(shù)棧和幀數(shù)據(jù)區(qū)。

Java 方法區(qū)和堆一樣，是一塊所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它保存系統(tǒng)的類信息，比如類的字段、方法、常量池等。方法區(qū)的大小決定了系統(tǒng)可以保存多少個類，如果系統(tǒng)定義太多的類，會導(dǎo)致方法區(qū)溢出，虛擬機(jī)也會拋出內(nèi)存溢出錯誤。方法區(qū)可以理解為永久區(qū)（Perm）。

三、JVM 參數(shù)

1. 堆分配參數(shù)
   -XX:+UseSerialGC：配置串行回收期
   -Xms：設(shè)置 Java 程序啟動時初始堆大小
   -Xmx：設(shè)置 Java 程序能獲得的最大堆大小
   -Xmn：設(shè)置新生代的大小。新生代大小一般會設(shè)置為整個堆空間的 1/3 到 1/4 左右。
   -XX:SurvivorRatio：設(shè)置新生代中 Eden 區(qū)域和 s0/s1 區(qū)域的比例。

四、垃圾回收及其算法

1. 引用計數(shù)算法
   無法處理循環(huán)引用的情況，且每次進(jìn)行加減操作比較浪費(fèi)系統(tǒng)性能。

2. 標(biāo)記-清除算法
   會產(chǎn)生空間碎片.

3. 復(fù)制算法

4. 標(biāo)記壓縮算法

五、垃圾收集器

1. 串行垃圾收集器

2. 并行垃圾收集器
   ParallelGC，吞吐量優(yōu)先收集器

3. CMS 收集器

4. G1 收集器