JAVA总结系列（一）JVM概要

一、JVM结构

1、程序计数器：指向下一条要执行的指令

虚拟机栈中定义了两种异常，如果线程调用的栈深度大于虚拟机允许的最大深度，则抛出StatckOverFlowError（栈溢出）；不过多数Java虚拟机都允许动态扩展虚拟机栈的大小(有少部分是固定长度的)，所以线程可以一直申请栈，直到内存不足，此时，会抛出OutOfMemoryError（内存溢出）。

2、栈：局部变量表、操作栈、方法出口、动态链接

3、堆：所有的对象实例以及数组

4、方法区：final常量、类信息、静态变量、即时编译的代码

在方法区上定义了OutOfMemoryError:PermGen space异常，在内存不足时抛出

5、本地方法栈：为虚拟机的native方法服务

6、直接内存：JVM以外的机器内存

二、JVM类加载

Java虚拟机 类加载的过程

1、加载 二进制文件、方法区数据结构、JAVA堆上创建class实例

2、验证 文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号应用验证

3、准备 方法区，static filed分配内存，并设置final类型的初始值

4、解析 把类文件的常量池部分的符号引用转化为运行时常量池的直接引用。

1、解析类或接口

2、解析字段

3、解析类方法

4、解析接口方法

5、初始化 <clinit>

三、JVM方法调用

JVM方法调用：

4种运行速度为：invokestatic > invokespecial > invokevirual > invokeinterface。 

jvm中方法调用指令有：

invokeinterface：调用接口方法；

invokespecial：专门用来调用父类方法、私有方法和初始化方法；

invokestatic：调用静态方法；

invokevirtual：调用对象的一般方法。

JDK1.7 invokedynamic允许方法调用可以在运行时指定类和方法，不必在编译的时候确定

    所以常用的方法是， 

    1. 根据具体的业务要求，分离出常用的任务写成static方法，加快速度。有人也怀疑static方法会不会占用更多的内存，我认为不会，因为无论是什么样的方法都得占用方法区的空间，调用也是引用调用。再说对于现在上G的内存，我们写的几K的东西也算不上多大开销。 

    2. 遵循高内聚，低耦合的模式，一个类只对外提供必要的public个protected方法，大部分的内部逻辑就用private修饰，一来速度快，二来也免得别人调用起来方法太多看的麻烦。 

    3. 对于接口来说，不是接口用的越多越好，抽象出来的接口应该越精简越好，我的亲身体会是接口多了很麻烦，毕竟越灵活的东西越难理解。 

四、JVM垃圾回收

1）典型的垃圾回收

Mark-Sweep（标记-清除）算法

 Copying（复制）算法

Mark-Compact（标记-整理）算法

Generational Collection（分代收集）算法

2）典型的垃圾回收器

1. Serial Garbage Collector 串行垃圾回收

2. Parallel Garbage Collector 并行垃圾回收

3. CMS Garbage CollectorConcurrent Mark Sweep (CMS) Garbage Collector使用多个线程来扫描堆内存来标记需要回收的实例，然后再清除被标记的实例。CMS Garbage Collector只有在如下两种情景才会暂停所有的应用线程：

1. 当标记永久代内存空间中的对象时；
2. 当进行垃圾回收时，堆内存同步发生了一些变化。

相比Parallel Garbage Collector，CMS Garbage Collector使用更多的CPU资源来确保应用有一个更好的吞吐量。如果分配更多的CPU资源可以获得更好的性能，那么CMS Garbage Collector是一个更好的选择，相比Parallel Garbage Collector。

通过 XX:+USeParNewGC 参数来选用CMS Garbage Collector。

4. G1 Garbage Collector

G1 Garbage Collector用于大的堆内存区域。它将堆内存分割成多个独立区域（Region），然后并发地对它们进行垃圾回收。在释放内存后，G1还可以压缩空闲的堆内存。但是，CMS Garbage Collector是通过“Stop The World (STW)”来进行内存压缩的。G1优先收集可回收更多内存的区域。

通过 –XX:+UseG1GC 参数来选用G1 Garbage Collector。

Java 8 的改进

在用G1 Garbage Collector时，可以开启 -XX:+UseStringDeduplication 参数。它通过将重复的字符串移动到同一个 char 数组中来优化堆内存的使用。该选项在Java 8u20时引用进来。