了解JVM虚拟机

JVM

　　Java 虚拟机有自己完善的硬件架构, 如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。JVM 屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得 Java 程序只需生成在 Java 虚拟机上运行的目标代码 (字节码), 就可以在多种平台上不加修改地运行。Java 虚拟机在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

 

HotSpot的正式发布名称为"Java HotSpot Performance Engine"，是Java虚拟机的一个实现，包含了服务器版和桌面应用程序版，现时由Oracle维护并发布。它利用JIT及自适应优化技术（自动查找性能热点并进行动态优化，这也是HotSpot名字的由来）来提高性能。

架构图

 

JIT Compiler (JIT, just in time)即时编译器

 

垃圾回收(GC, Garbage Collection)

　　Java 语言的一大特点就是可以进行自动垃圾回收处理，而无需开发人员过于关注系统资源，例如内存资源的释放情况。自动垃圾收集虽然大大减轻了开发人员的工作量，但是也增加了软件系统的负担。

　　GC 相关参数　　

Switch	Description
-Xms	Sets the initial heap size for when the JVM starts.
-Xmx	Sets the maximum heap size.
-Xmn	Sets the size of the Young Generation.
-XX:PermSize	Sets the starting size of the Permanent Generation.
-XX:MaxPermSize	Sets the maximum size of the Permanent Generation

java.lang.Object finalize()

 　　垃圾回收器(garbage colector)决定回收某对象时，就会运行该对象的finalize()方法 但是在Java中很不幸，如果内存总是充足的，那么垃圾回收可能永远不会进行，也就是说filalize()可能永远不被执行，显然指望它做收尾工作是靠不住的。 那么finalize()究竟是做什么的呢？它最主要的用途是回收特殊渠道申请的内存。Java程序有垃圾回收器，所以一般情况下内存问题不用程序员操心。但有一种JNI(Java Native Interface)调用non-Java程序（C或C++），finalize()的工作就是回收这部分的内存。

　　总之，在Java语言中，判断一块内存空间是否符合垃圾回收器的收集标准只有两个：

　　　　（1） 给对象赋值了空值null, 以下再也没有调用过；

　　　　（2） 给对象赋予了新值，即重新分配了内存空间。

 

System.gc()和Runtime.gc()会做什么事情？

　　这两个方法用来提示JVM要进行垃圾回收。但是，立即开始还是延迟进行垃圾回收是取决于JVM的。

 　　

Java堆的结构是什么样子的？什么是堆中的永久代(Perm Gen space)?

　　JVM的堆是运行时数据区，所有类的实例和数组都是在堆上分配内存。它在JVM启动的时候被创建。对象所占的堆内存是由自动内存管理系统也就是垃圾收集器回收。
堆内存是由存活和死亡的对象组成的。存活的对象是应用可以访问的，不会被垃圾回收。死亡的对象是应用不可访问尚且还没有被垃圾收集器回收掉的对象。一直到垃圾收集器把这些对象回收掉之前，他们会一直占据堆内存空间。

虚拟机中的共划分为三个代：
   年轻代（Young Generation）、年老代（Old Generation）和持久代（Permanent 
Generation）。其中持久代主要存放的是Java类的类信息，与垃圾收集要收集的Java对象关系
不大。年轻代和年老代的划分是对垃 圾收集影响比较大的。

年轻代:
　　所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生
命周期短的对象。年轻代分三个区。一个Eden区，两个 Survivor区(一般而言)。大部分对象在
Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个中的一个），当这
个 Survivor区满时，此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区，当这个Survivor去也满了
的时候，从第一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象，将被复制“年老区
(Tenured)”。需要注意，Survivor的两个区是对称的，没先后关系，所以同一个区中可能同时
存在从Eden复制过来对象，和从前一个Survivor复制过来的对象，而复制到年老区的只有从第
一个Survivor去过来的对象。而且，Survivor区总有一个是空的。同时，根据程序需要，
Survivor区是可以配置为多个的（多于两个），这样可以增加对象在年轻代中的存在时间，减
少被放到年老代的可能。

年老代:
　　在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认
为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。

持久代:
　　用于存放静态文件，如今Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应 
用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate 等，在这种时候需要设置一个比较大的持 
久代空间来存放这些运行过程中新增的类。持久代大小通过-XX:MaxPermSize=<N>进行设置。

　　

串行(serial)收集器和吞吐量(throughput)收集器的区别是什么？

　　吞吐量收集器使用并行版本的新生代垃圾收集器，它用于中等规模和大规模数据的应用程序。而串行收集器对大多数的小应用(在现代处理器上需要大概100M左右的内存)就足够了。

 

异常处理完成以后，Exception对象会发生什么变化？

　　Exception对象会在下一个垃圾回收过程中被回收掉。

 

 

类加载器

 　　一般来说，Java 应用的开发人员不需要直接同类加载器进行交互。Java 虚拟机默认的行为就已经足够满足大多数情况的需求了。不过如果遇到了需要与类加载器进行交互的情况，而对类加载器的机制又不是很了解的话，就很容易花大量的时间去调试 ClassNotFoundException和 NoClassDefFoundError等异常。

　　类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。

　双亲委派 （类加载器的代理模式）

类加载器树状组织结构示意图

 

 

内存管理

　　Java中堆与栈的内存管理

　　http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/platorm-memory.html

 

一个有趣的问题:

　　为什么推荐用char[]存储密码而不是String？ （当然首先，这个问题提出的正确吗？）

　　参考stackoverflow: Why is char[] preferred over String for passwords in Java?

 

JVM CMS (Concurrent Concurrent Mark-Sweep)  GC

JVM G1 垃圾回收器(Java 9默认)

G1 垃圾回收器是一个服务器端的垃圾回收器，针对大内存多核 CPU 的环境，目的在于减少 Full GC 带来的暂停次数，增加吞吐量。从长远来看，G1 会代替 Concurrent Mark-Sweep Collector（CMS）。实现上，G1 在堆上分配一系列相同大小的连续区域，然后在回收时先扫描所有的区域，按照每块区域内存活对象的大小进行排序，优先处理存活对象小的区域，即垃圾对象最多的区域，这也是 Garbage First 这个名称的由来。G1 把要收集的区域内的存活对象合并并且复制到其他区域，从而避免了 CMS 遇到的内存碎片问题。此外，G1 采用了一个可预测暂停时间模型来达到软实时的要求和选择要进行垃圾回收的区域的数量。

 

JVM 工具

jps、jstack、jmap、jhat、jstat、hprof

jvisualvm

 

参考:

http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/index.html

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-vm/

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/