一、引言
1.什么是JVM?
定义：JavaVirtualMachine-java程序的运行环境（java二进制字节码的运行环境）
好处：
一次编写，到处运行
自动内存管理，垃圾回收功能
数组下标越界检查
多态
比较jvm、jre、jdk
2.学习JVM有什么用
理解底层的实现原理
中高级程序员的必备技能
3.常见的JVM
4.学习路线
二、内存结构
1.程序计数器
1.1定义
ProgramCounterRegister程序计数器（寄存器）在物理上：位于寄存器作用：是记住下一条jvm指令的执行地址特点:
是线程私有的
不会存在内存溢出
1.2作用
0:getstatic#20//PrintStreamout=System.out;3:astore_1//--4:aload_1//out.println(1);5:iconst_1//--6:invokevirtual#26//--9:aload_1//out.println(2);10:iconst_2//--11:invokevirtual#26//--14:aload_1//out.println(3);15:iconst_3//--16:invokevirtual#26//--19:aload_1//out.println(4);20:iconst_4//--21:invokevirtual#26//--24:aload_1//out.println(5);25:iconst_5//--26:invokevirtual#26//--29:return
解释器会解释指令为机器码交给cpu执行，程序计数器会记录下一条指令的地址行号，这样下一次解释器会从程序计数器拿到指令然后进行解释执行。
多线程的环境下，如果两个线程发生了上下文切换，那么程序计数器会记录线程下一行指令的地址行号，以便于接着往下执行。
2.虚拟机栈
2.1定义
JavaVirtualMachineStacks（Java虚拟机栈）
每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈
每个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法
问题辨析
垃圾回收是否涉及栈内存？栈内存并不涉及垃圾回收，栈内存的产生就是方法一次一次调用产生的栈帧内存，而栈帧内存在每次方法被调用后都会被弹出栈，自动就被回收掉，不需要垃圾回收。来管理
栈内存分配越大越好吗？不是，在线程不多的情况下，栈内存分配大在递归时能提高运行速度，但他会影响线程的数目，从而影响到整个系统的运行速度方法内的局部变量是否线程安全？如果方法内局部变量没有逃离方法的作用访问，它是线程安全的如果是局部变量引用了对象，并逃离方法的作用范围，需要考虑线程安全，如果是共享的需要考虑线程安全，如果是私有的不用考虑线程安全2.2栈内存溢出
栈帧过多导致栈内存溢出----一般递归的时候容易出现
栈帧内存过大导致栈内存溢出---不易出现
StackOverflowError栈内存溢出异常
JsonIgnore2.3线程运行诊断
案例1：cpu占用过多定位
用top定位哪个进程对cpu的占用过高
psH-eopid,tid,%cpu
grep进程id（用ps命令进一步定位是哪个线程引起的cpu占用过高）
jstack进程id可以根据线程id找到有问题的线程，进一步定位到问题代码的源码行号
3.本地方法栈
一些带有native关键字的方法就是需要JAVA去调用本地的C或者C++方法，因为JAVA有时候没法直接和操作系统底层交互，所以需要用到本地方法栈，服务于带native关键字的方法。
为本地的方法提供一个运行的空间
4.堆
4.1定义
Heap堆
通过new关键字，创建对象都会使用堆内存特点
它是线程共享的，堆中对象都需要考虑线程安全的问题
有垃圾回收机制
4.2堆内存溢出
jps工具查看当前系统中有哪些java进程
jmap工具查看堆内存占用情况jmap-heap进程id
jconsole工具图形界面的，多功能的监测工具，可以连续监测
jvisualvm工具
5.方法区
5.1方法区
Java虚拟机有一个在所有Java虚拟机线程之间共享的方法区。方法区类似于传统语言的编译代码的存储区，或者类似于操作系统进程中的“文本”段。它存储每个类的结构，例如运行时常量池、字段和方法数据，以及方法和构造函数的代码，包括类和实例初始化以及接口初始化中使用的特殊方法。
方法区是在虚拟机启动时创建的。尽管方法区在逻辑上是堆的一部分，但简单的实现可能会选择不进行垃圾收集或压缩它。本规范不要求方法区域的位置或用于管理已编译代码的策略。方法区域可以是固定大小，也可以根据计算需要扩大，如果不需要更大的方法区域，可以缩小。方法区的内存不需要是连续的。
Java虚拟机实现可以为程序员或用户提供对方法区域初始大小的控制，以及在方法区域大小可变的情况下，对最大和最小方法区域大小的控制。
以下异常情况与方法区相关：
如果方法区域中的内存无法满足分配请求，Java虚拟机将抛出一个OutOfMemoryError.JVM规范-方法区定义
5.2组成
5.3方法区内存溢出
1.8以前会导致永久代内存溢出演示永久代内存溢出java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace-XX:MaxPermSize=8m
1.8之后会导致元空间内存溢出演示元空间内存溢出java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace-XX:MaxMetaspaceSize=8m场景：springmybatis
5.4运行时常量池
//二进制字节码（类基本信息，常量池，类方法定义，包含了虚拟机指令）publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println("helloworld");}}
然后使用javap-vTest.class命令反编译查看结果：每条指令都会对应常量池表中一个地址，常量池表中的地址可能对应着一个类名、方法名、参数类型等信息。
常量池，就是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息
运行时常量池，常量池是*.class文件中的，当该类被加载，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址
5.5StringTable
面试题：
Strings1="a";Strings2="b";Strings3="a"+"b";//abStrings4=s1+s2;//newString("ab")Strings5="ab";Strings6=s4.intern();//问System.out.println(s3==s4);//falseSystem.out.println(s3==s5);//trueSystem.out.println(s3==s6);//trueStringx2=newString("c")+newString("d");//newString("cd")x2.intern();Stringx1="cd";//问，如果调换了的位置呢，如果是jdk1.6呢System.out.println(x1==x2);//jdk1.6://Stringx1="cd";x2.intern();//x2.intern();falseStringx1="cd";ture//jdk1.8://Stringx1="cd";x2.intern();//x2.intern();falseStringx1="cd";ture
练习：
//StringTable["a","b","ab"]hashtable结构，不能扩容publicclassDemo1_22{//常量池中的信息，都会被加载到运行时常量池中，这时abab都是常量池中的符号，还没有变为java字符串对象//ldc#2会把a符号变为"a"字符串对象//ldc#3会把b符号变为"b"字符串对象//ldc#4会把ab符号变为"ab"字符串对象publicstaticvoidmain(String[]args){Strings1="a";//懒惰的Strings2="b";Strings3="ab";Strings4=s1+s2;//newStringBuilder().append("a").append("b").toString()newString("ab")Strings5="a"+"b";//javac在编译期间的优化，结果已经在编译期确定为abSystem.out.println(s3==s4);//s3是在串池中的，而s4则是在堆中，所有不相等System.out.println(s3==s5);//true}}
使用javap-vDemo1_22.class命令
5.6StringTable的特性
常量池中的字符串仅是符号，第一次用到时才变为对象
利用串池的机制，来避免重复创建字符串对象
字符串变量拼接的原理是StringBuilder（1.8）
字符串常量拼接的原理是编译期优化
可以使用intern方法，主动将串池中还没有的字符串对象放入串池1.8将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有则放入串池，会把串池中的对象的引用返回1.6将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有会把此对象复制一份，放入串池，会把串池中的对象返回
5.7StringTable位置
jdk1.6StringTable位置是在永久代中，1.8StringTable位置是在堆中。
5.8StringTable垃圾回收
-Xmx10m指定堆内存大小-XX:+PrintStringTableStatistics打印字符串常量池信息-XX:+PrintGCDetails-verbose:gc打印gc的次数，耗费时间等信息
演示StingTable垃圾回收：
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{inti=0;try{for(intj=0;j;j++){//j=,j=00String.valueOf(j).intern();i++;}}catch(Throwablee){e.printStackTrace();}finally{System.out.println(i);}}
5.9StringTable性能调优
调整-XX:StringTableSize=桶个数
考虑将字符串对象是否入池
6.直接内存
6.1定义
DirectMemory
常见于NIO操作时，用于数据缓冲区
分配回收成本较高，但读写性能高
不受JVM内存回收管理
文件读写过程（IO）：
因为java不能直接操作文件管理，需要切换到内核态，使用本地方法进行操作，然后读取磁盘文件，会在系统内存中创建一个缓冲区，将数据读到系统缓冲区，然后在将系统缓冲区数据，复制到java堆内存中。缺点是数据存储了两份，在系统内存中有一份，java堆中有一份，造成了不必要的复制。
使用了DirectBuffer文件读取流程：直接内存是操作系统和Java代码都可以访问的一块区域，无需将代码从系统内存复制到Java堆内存，从而提高了效率。
6.2分配和回收原理
使用了Unsafe对象完成直接内存的分配回收，并且回收需要主动调用freeMemory方法
ByteBuer的实现类内部，使用了Cleaner（虚引用）来监测ByteBuer对象，一但ByteBuer对象被垃圾回收，那么就会由ReferenceHandler线程通过Cleaner的clean方法调用freeMemory方法来释放直接内存。
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