CPU寄存器 - 高速缓存 - 主存（RAM）。处理速度 从 左往右 速度 递减

JVM ， JMM ，JDK ，JRE

JDK ： Java Development Kit 【Java 软件开发工具包 （SDK）】

JRE ： Java Runtime Environment

JMM ： Java Memory Model

JVM :：Java Virtual Machine

JDK的安装目录下有一个jre目录，里面有两个文件夹bin和lib，bin里的可以认为就是jvm，lib中则是jvm工作所需要的类库，JVM + lib = JRE

1.JVM的内部结构

中间虚线的是 运行时数据区域 （是一种规范）

每个JVM都有两种机制：

①类装载子系统：装载具有适合名称的类或接口

②执行引擎：负责执行包含在已装载的类或接口中的指令 

内存空间 【组成】 ：

JVM内存空间包含：方法区、java堆、java栈、本地方法栈。

方法区  是各个线程共享的区域，存放类信息、常量、静态变量。

java堆 也是线程共享的区域，存放类的实例化和数组的。java堆的空间是最大的。如果java堆空间不足了，程序会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区 和 堆的区别 ：

堆  存放的是 对象 和 数组 ；

方法区  存的是类信息，静态变量，常量，处理逻辑的指令集。

关系就是 ： “方法区 相当于 类”  “堆 相当于 对象”

方法区 逻辑上  在 堆的 Permanent  （永久代 【非堆】）上。物理上 还是在堆上的

JDK1.7 之前 ： 字符串常量池 在 方法区 （在堆的永久代）中

JDK1.7:字符串常量池 从 方法区 移到 堆

JDK1.8：字符串常量池 还在方法区 中，但是方法区的实现从 永久代（Perm）变成 元空间（MetaSpace）。

元空间： 本质上与永久代类似，都是JVM规范中方法区的实现。不过 元数据空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

线程栈 是每个线程私有的区域，用于存储局部变量。它的生命周期线程相同，

本地方法栈 是 为虚拟机的Native方法服务的。

Native方法  ：调用非java代码的接口。

使用Native Method的原因 ： java应用需要与java外面的环境交互 【比如：与操作系统交互】。

区别：JVM线程栈为 虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

指令计数器，指向当前线程正在执行的字节码指令地址，行号。比如，切换线程后，线程要知道自己原来是在哪里运行的，然后接着运行。

执行引擎  当然就是根据PC寄存器调配的指令顺序，依次执行程序指令。

2.java 堆 的组成结构

Heap = {Old + NEW + Permanent = { Eden , Survivor0, Survivor1 ,Permanent } }

一块是 NEW Generation（新生代）, 另一块是Old Generation（老年代）. 在New Generation中，有一个叫Eden 的空间，主要是用来存放新生的对象，还有两个Survivor Spaces（Survivor0,Survivor1）, 它们用来存放每次垃圾回收后存活下来的对象。在Old Generation中，主要存放应用程序中生命周期长的内存对象【从survivor1 剩下来的内存对象】。

大部分对象在分配时都是在Eden中

较大的对象直接分配到 Old Generation 中

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明Java虚拟机的堆内存不够。 原因： 很可能是创建了大量的对象。

3.垃圾回收算法

①.Mark-Sweep（标记-清除）算法

首先标记出需要回收的对象，标记完成后统一清除对象。

缺点： 效率不高，而且会产生大量的内存碎片。

②.Copying（复制）算法

将可用内存分为两块，每次只用其中的一块，当这块内存用完以后，将还存活的对象复制到另一块上面，然后再把已经使用的内存空间一次清理掉。

优点：效率高，不会产生内存碎片。

缺点：内存缩小为原来的一半

③.Generational Collection（分代收集）算法 【JVM的垃圾收集器采用的算法】

根据不同代的特点采取最适合的收集算法。

新生代都采取Copying算法：因为大部分的对象的创建【且生命周期短】都在Young区。每次垃圾回收都要回收大部分对象。【将新生代划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间，当进行回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中，然后清理掉Eden和刚才使用过的Survivor空间。】

老年代的特点是每次回收都只回收少量对象，一般使用的是标记清除算法。

4.关于内存调优

原因：过多的GC和Full GC是会占用很多的CPU

目的：减少Full GC次数，减少GC频率，尽量降低CG所导致的应用线程暂停时间

手段：主要是针对内存管理方面的调优，包括控制各个代的大小，GC策略

内存控制：

①.旧生代空间不足

调优时尽量让对象在新生代GC时被回收、让对象在新生代多存活一段时间和 不要 创建过大的对象及数组 避免直接在旧生代创建对象。

②.Pemanet Generation空间不足

增大Perm Gen空间，避免太多静态对象 

③.System.gc()被显示调用

垃圾回收不要手动触发，尽量依靠JVM自身的机制

④.新生代 设置不宜过大 或过小，新生代占整个堆的1/3比较合适。

5.类加载的过程

过程就是类加载器将 所需的 （.class文件）字节码文件中要执行的代码逻辑以指令的形式 加载到 方法区，调用java方法就通过，java堆，java栈。调用native方法，就通过本地方法栈。最后执行引擎再通过PC寄存器上指令的执行顺序进行执行。

1.1 加载

加载主要是将.class文件中的二进制字节流读入到JVM中。

在加载阶段，JVM需要完成3件事：

1）通过类的全限定名获取该类的二进制字节流； 

2）将字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构； 

3）在内存中生成一个该类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。 

1.2 连接

①. 验证

验证是连接阶段的第一步，主要确保加载进来的字节流符合JVM规范。

②.准备

为静态变量在方法区分配内存，并设置默认初始值

③.解析

虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

④.初始化

类加载过程的最后一步，主要是根据程序中的赋值语句主动为类变量赋值

小知识：类加载器：类加载器实现的功能是为加载阶段获取二进制字节流的时候。

以上为 ：双亲委派模型。

概念：如果一个类接受到类加载请求，他自己不会去加载这个请求，而是将这个类加载请求委派给父类加载器，这样一层一层传送，直到到达启动类加载器。 只有当父类加载器无法加载这个请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。

类加载器的作用：将.class文件加载到jvm的内存空间中。

双亲委派模式的代码实现：

1）首先检查类是否被加载，没有则调用父类加载器的loadClass()方法； 

2）若父类加载器为空，则默认使用启动类加载器作为父加载器； 

3）若父类加载失败，抛出ClassNotFoundException 异常后，再调用自己的findClass() 方法。

面试题：自己写的java.lang.String类能否被加载？

根据上边的原则 1）, 我们自己写的String应该是被Bootstrap ClassLoader（顶层类加载器）加载了，所以App ClassLoader就不会再去加载我们写的String类了，导致我们写的String类是没有被加载的。

6.JMM ：JAVA 内存模型 ，JVM ： Java虚拟机模型。

JMM：包括 本地内存 （线程），主内存 。

本地内存 存放 着 主内存的共享变量的副本。线程在 本地内存 中运算后，将结果刷到主内存。如果线程A 与 线程B 都同时操作，这就是多线程问题的由来了。

Java 内存模型 【JMM】的抽象图：

JVM ：包括方法区，堆，虚拟机栈，本地方法栈,PC寄存器。

线程共享 ： 方法区，堆

线程私有：虚拟机栈（执行java方法），本地方法栈（执行native方法）,PC寄存器（指令执行顺序）

7.AtomicInteger 提供原子操作的Integer类，不会有线程安全问题。十分适合高并发情况下。

保证 原子性 的秘诀 ：基于CAS【比较交换】

CAS的思想很简单：主内存值 M，期望值 V，待更新值 U，Only M =V ,update V 去主内存，M≠V ，则继续对V+ 1，U+ 1,再去取主内存值M，直到V=M ，才将更新值进行更新

假设线程1和线程2通过getIntVolatile拿到value的值都为1，线程1被挂起，线程2继续执行

线程2在compareAndSwapInt操作中由于预期值和内存值都为1，因此成功将内存值更新为2

线程1继续执行，在compareAndSwapInt操作中，预期值是1，而当前的内存值为2，CAS操作失败，什么都不做，返回false

线程1重新通过getIntVolatile拿到最新的内存value为2，再进行一次compareAndSwapInt操作，这次操作成功，因为取了最新的值做为预期值，预期值是2，内存值也是2，加1更新后内存值更新为3

8.线程池：为了避免创建和销毁进程，对内存的开销，用线程池，给定数量的线程，当有请求来到，直接从线程池请求，分配线程执行请求的任务。