jvm内存模型

• JVM调优是调整：方法区和堆（主要是堆）
• 栈管运行，堆管存储
• 堆和方法区是所有线程共享的内存区域；栈和程序计数器是每个线程私有的内存区域。
  注：由于栈是每个线程私有的，栈空间是每个线程的运行内存
• 运行时数据区也就是我们的JVM内存模型区域。JVM在运行程序时会将他拥有的内存 逻辑性的划分，让每部分内存做它该做的事情。

类加载器（class loader）:

加载 .class文件，生成类模板。（只负责类的加载，能不能运行要看Execution Engine执行引擎）

• 类加载器分为：
  • 启动类加载器
  • 扩展类加载器
  • 应用类加载器

双亲委派机制：往上抛，上面的如果可以加载，就用上面的

本地方法接口（Native Interface）：调用C/C++的本地库

本地方法栈（Native Method Stack）：让执行引擎加载本地方法

程序计数器：用来存储指向下一条指令的地址,也即将要执行的指令代码

执行引擎（Execution Engine）：负责解释命令，提交操作系统执行

栈（stack）：

• 每个线程都有一个私有的栈，随着线程的创建而创建
• 栈存储8种基本数据类型 + 引用变量（存储堆中地址）+ 实例方法
• 压栈，先进后出
• java.lang.StackOverFlowError 栈溢出异常（创建的引用太多，或死循环）
  
  

方法区（Method Area）:

存储 静态变量，常量，类模板（构造方法/接口定义）

堆（heap）

分为三个区域

• 新生代
  • 伊甸园区
  • 幸存0区
  • 幸存1区
• 老年代
• 永久代

1. 新生代 + 老年代 = 实际堆内存
2. java1.7永久代 = 方法区(存放静态变量，常量，类模板)；
   java1.8永久代 = 方法区(存放静态变量，常量)+本地内存-元空间(存放类模板), 改善了之前依赖的jar包太多，加载的类模板太多，启动项目时会出现永久区OOM：PermGen space的情况
3. 空间占用
   · 新生代占堆空间的1/3，其中伊甸园区：From区：To区 = 8:1:1
   · 老年代占堆空间的2/3

GC（Garbage Collection）

分代垃圾收集算法：新生代和老年代的收集算法不同

• 频繁收集新生代：minorGC 轻量级GC—使用复制算法
• 较少收集老年代：majorGC，也叫fullGC：使用标记清除算法，标记清除压缩算法
• 基本不动永久代

majorGC速度比minorGC慢10倍以上

GC的四种回收算法：

1. 引用计数法（native源码中有，但不使用）：维护一个kv结构，key为变量，v为引用次数，每次清理v=0的变量；
   · 缺点：变量互相引用后，如果将变量赋值为null，此时对象会没有引用，但对象的v>0，不会被清除
   
   
   下列算法使用 可达性分析算法 判断对象是否被引用：被栈、方法区正在引用着的对象，是可达对象；清理没有引用的对象（清理不可达对象）。

2. 复制算法：只复制可达的对象到to区（幸存0/1区），其余对象全部清除；
   优点：没有内存碎片
   缺点：因为只复制存活的对象，所以复制算法适用于存活率较低的场景（新生代）；如果因为代码问题导致存活率较高时，复制的时间会越来越长。且复制算法的内存占用大

3. 标记清除算法（Mark-Sweep）：顾名思义，将可达对象标记后，清除不可达对象
   优点：内存占用较小
   缺点：清除后内存空间不连续会生成内存碎片

4、标记清除压缩算法（Mark-Sweep-Compact）：多次标记清除后，才触发压缩操作。有效减少压缩的执行时间（GMS老年代实际使用的算法）


扩展：标记清除其实是三次标记，一次清除，第1、3次标记时会stop the world

标记清除的步骤

所以如果remark标记阶段把A对象标记为1，而程序运行时又将A变为可达对象，但A仍然会被清除

       new对象的时候，对象会出生在伊甸园区，当伊甸园区满了，会执行minorGC（轻量级GC），伊甸园区没有引用的对象和幸存0区（from区）没有引用的对象，大约98%的对象会被minorGC回收，存活的对象copy（复制算法）到幸存1区（to区），然后将存储对象的to区变成from区，将空的from区变成to区，幸存对象的年龄会加1；
       当伊甸园区又满了之后，新的from区（里面是上次minorGC后幸存的对象）中没有引用的对象和伊甸园区没有引用的对象，会被minorGC回收，当幸存对象的年龄达到15，这个对象将会存储到老年代。
       当老年代满了之后会执行majorGC（重量级GC）使用标记清除压缩算法，先标记幸存对象，清除被未标记的对象；多次清理后，整理成内存连续的空间
注：当minorGC执行后，将存活的对象copy到To区时，如果To区内存不够，会直接将剩下的对象放入老年代，所以某些特定场景下可以增大幸存0/1区的内存，减少对象进入老年代的数量，从而减少fullGC

堆内存溢出问题的原因和解决办法：
1、JVM堆内存设置不够
2、老年代满了（存在大量对象，不能被GC清理，对象有引用）
上述问题会引起java.lang.OutOfMemoryError：java heap space 堆内存溢出异常。

解决办法
可以分析MAT（Eclipse Memory Analyzer 内存分析器）
· 分析dump快照文件，快速定位内存泄漏
· 获取堆中对象的数据
· 获取对象相互引用的关系
具体步骤参照另一篇文章：一次线上JVM内存泄漏的分析和解决

JVM的基础调优策略

堆内存分配示意图

堆内存调优常用参数解析：
-Xms ：分配初始内存，默认物理内存的1/64
-Xmx：分配最大内存，默认为物理内存的1/4
-XX:MaxTenuringThreshold：对象进入老年区要经过minorGC的次数阈值，默认15，经验值31