JVM
核心组件是Java程序运行的核心组件；桌面组件是提供对桌面开发的支持组件；java虚拟机（跨平台的基础）；数据库组件，负责数据库连接；安全组件，负责java对外连接的安全；根据组件。
参考文章： https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/index-jsp-140763.html
上图讲述了java为什么是跨平台的，因为在JRE运行时环境，JVM对底层操作系统的差异做了屏蔽，对外只接受统一的class文件。
从图中可以看出JDK编译环境下.java文件被编译为.class文件，这个JDK在任何操作系统中都是一样的，这也是Java区别于C语言的跨平台的原因，C语言跨平台是在JDK编译时环境下手脚，因此编写不同的操作系统软件需要使用不同的编译器，而java语言不需要这样，java语言编写程序只需要安装JDK，编写软件，然后在任何操作系统下都可以正确运行，根本原因在于JVM对上层屏蔽了操作系统。
JVM是什么？下面解释JVM：
其中类加载子系统就是封装过的资源加载系统。
JVM运行时数据区就是内存，因为.class文件被加载是需要载体去存放的，所以JVM运行时数据区就是内存，而加载的来源可以是多种多样：硬盘，内存，网络等，但是被加载进JVM就是存放到了内存。五大数据区域就不讲了。
那执行引擎是什么？上面提到了jvm运行时数据区指的就是内存，那么内存的执行者一定是CPU，执行引擎就是负责这块的内容。
以上三个系统就构成了JVM的全部功能。
这三个模块那个最重要？答案是内存，因为我们的程序就运行在计算机内存中，而内存是计算机最重要的资源，它是计算机工作的地方，也就是JVM的运行时数据区。
计算机给我们的程序提供的计算机资源就是CPU+内存+硬盘，而我们的软件其实就是程序，我们知道程序其实在操作系统中可以笼统的称为进程，而进程又被分为很多子线程，那什么是线程？
当我们启动一个main方法的时候，打开debug，点击快照可以看到下面的内容：
这里显示正在执行的线程是main线程即我们的主线称。
在上图中的绿色部分是线程共享区域，而黄色部分是线程私有部分，而我们常说的线程安全问题就发生在绿色部分，绿色部分主要存储了一些对象，静态方法，类信息等线程执行会需要用到的信息，而问题就出现在多个线程如果没有调度就会出现资源污染的问题，也就是线程安全问题，这时候需要使用同步语法来进行线程调度。
我们应该知道我们的程序具体执行是在虚拟机栈中执行的，因为程序=数据结构+算法，算法在方法中已经声明了，所以我们需要一个数据结构来装在这些算法，这个数据结构就是栈，栈是一种先进后出的数据结构，所以一个main方法总是被先压入栈中，而它包含的其他方法也会被陆续压栈，执行，出栈，直到main方法在我们的main线程中出栈。这就是一个简单的程序在JVM中的执行流程。
而方法在栈中也有自己的数据结构，就是栈帧，栈帧中保存的就是方法中定义的局部变量以及计算步骤，细分会划分为四点：局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口。每个栈帧都包含这四点，这四点也是栈帧的数据结构。
.class文件作为这些方法的载体可以被虚拟机识别，但是开发人员只识别.java文件是无法识别.class文件的，java提供了javap命令，这个指令可以对.class文件进行反汇编操作。输入javap就会看到javap得到参数，然后javap -c app.class就可以得到这个class文件的汇编指令，也可以将这些汇编指令保存到一个文本文件中。如下图：
上面的内容是JVM可以识别的字节码文件中实际的内容。这些指令都是JVM指令，每个指令都代表不同的含义。
上面显示了执行加法运算的栈帧中的运算规则，其中Code是做什么的？
Code就是我们程序计数器中的内容，程序计数器中显示0，则JVM就会去执行0行这条指令。
堆中存储了我们需要用到的对象，包括我们实例化和系统实例化的对象，当对象压栈就是虚拟机中的变量指向了堆中的对象，所以我们平常所说的对象就是指向堆中对象的变量。
那么本地方法栈又是什么？首先需要清楚本地方法是什么？本地方法是方法声明中标注有native的方法，这种方法的实现体是我们的JNI，c，c++的实现。
所以当我们调用Native方法时，虚拟机会单独分配一块本地方法栈来去处理这种本地方法，本地方法栈和虚拟机栈是一样的虚拟结构，只是他们特殊处理。
方法区（元空间）：任何类都有自己的类信息，包括属性和方法等，这些信息就存储在元空间。即App.class的类信息，这是个模板。
以上就是JVM的全部信息，下面着重讲下堆，因为堆是Java垃圾回收GC的重点处理对象，所以会牵扯到性能调优等重点知识。
堆的划分分为新生代和老年代，如下图：
Java为什么需要垃圾回收机制？
因为Java没有在编程的时候释放无用的内存，而内存是有限的，想要做更多的事就要释放掉无用的内存占用。
Java是怎么样进行内存回收的呢？
如上图，通过划分新生代，老年代，以及新生代里面的Eden，from，to的分代回收机制来回收的。 Eden主要存放新创建的对象，from，to其实就是两个交换区，老年代是那些已经熬过了很多次垃圾收集的大对象，这里的大即指生命也指体量。
那为什么新创建的对象都要放在Eden区呢？
Java的作者是个美国人，美国人普遍都信仰耶稣，圣经中描述伊甸园是亚当和夏娃的被创造的地方，意喻生命的起始，所以Java也是这样，新创建的对象被放到了Eden区域，而当Eden区域将要满时，就会触发一个垃圾回收动作，这个垃圾回收动作叫minorGC，这个minorGC也叫youngGC，这个GC的依据是GC ROOTS来判断是否该对象可以被回收，如果是游离对象就释放内存，即垃圾回收掉，如果不是游离对象就进入到from区，然后让这个对象的对象头的age+1，每个对象被创建的时候age=0，对象创建后包含哪些内容呢？
概括起来分为对象头、对象体和对齐字节。
对象的几个部分的作用：
1.对象头中的Mark Word（标记字）主要用来表示对象的线程锁状态，另外还可以用来配合GC、存放该对象的hashCode；
2.Klass Word是一个指向方法区中Class信息的指针，意味着该对象可随时知道自己是哪个Class的实例；
3.数组长度也是占用64位（8字节）的空间，这是可选的，只有当本对象是一个数组对象时才会有这个部分；
4.对象体是用于保存对象属性和值的主体部分，占用内存空间取决于对象的属性数量和类型；
5.对齐字是为了减少堆内存的碎片空间（不一定准确）。
下面着重介绍下Mark Word（标记字）：
上图是对象处于5种不同的状态时，Mark Work中的64个位的表现形式，每一行代表一个状态：
2位的lock状态标记位，由于希望用尽可能少的二进制位表示尽可能多的信息，所以设置了lock标记。该标记的值不同，整个Mark Word表示的含义不同。biased_lock和lock一起，表达的锁状态含义如下：
biased_lock：对象是否启用偏向锁标记，只占1个二进制位。为1时表示对象启用偏向锁，为0时表示对象没有偏向锁。lock和biased_lock共同表示对象处于什么锁状态。这个地方表明biased_lock只对偏向锁有用，当竞争恶化到轻量级锁以上，该标记就不存在了，即此时该标记位不再提供该属性。
age：4位的age代表对象的年龄,在GC中，如果对象在Survivor区复制一次，年龄增加1。当对象达到设定的阈值时，将会晋升到老年代。默认情况下，并行GC的年龄阈值为15，并发GC的年龄阈值为6。由于age只有4位，所以最大值为15，这就是-XX:MaxTenuringThreshold选项最大值为15的原因。
identity_hashcode：31位的对象标识hashCode，采用延迟加载技术。调用方法System.identityHashCode()计算，并会将结果写到该对象头中。当对象加锁后（偏向、轻量级、重量级），MarkWord的字节没有足够的空间保存hashCode，因此该值会移动到管程Monitor中。
thread：持有偏向锁的线程ID。
epoch：偏向锁的时间戳。
ptr_to_lock_record：轻量级锁状态下，指向栈中锁记录的指针。
ptr_to_heavyweight_monitor：重量级锁状态下，指向对象监视器Monitor的指针。
我们通常说的通过synchronized实现的同步锁，真实名称叫做重量级锁。但是重量级锁会造成线程排队（串行执行），且会使CPU在用户态和核心态之间频繁切换，所以代价高、效率低。为了提高效率，不会一开始就使用重量级锁，JVM在内部会根据需要，按如下步骤进行锁的升级：
1.初期锁对象刚创建时，还没有任何线程来竞争，对象的Mark Word是下图的第一种情形，这偏向锁标识位是0，锁状态01，说明该对象处于无锁状态（无线程竞争它）。
2.当有一个线程来竞争锁时，先用偏向锁，表示锁对象偏爱这个线程，这个线程要执行这个锁关联的任何代码，不需要再做任何检查和切换，这种竞争不激烈的情况下，效率非常高。这时Mark Word会记录自己偏爱的线程的ID，把该线程当做自己的熟人。如下图第二种情形。
3.当有两个线程开始竞争这个锁对象，情况发生变化了，不再是偏向（独占）锁了，锁会升级为轻量级锁，两个线程公平竞争，哪个线程先占有锁对象并执行代码，锁对象的Mark Word就执行哪个线程的栈帧中的锁记录。如下图第三种情形。
4.如果竞争的这个锁对象的线程更多，导致了更多的切换和等待，JVM会把该锁对象的锁升级为重量级锁，这个就叫做同步锁，这个锁对象Mark Word再次发生变化，会指向一个监视器对象，这个监视器对象用集合的形式，来登记和管理排队的线程。如下图第四种情形。
原文链接：https://blog.csdn.net/scdn_cp/article/details/86491792
上面讲到了执行一次minorGC，如果在Eden内的对象没有被回收掉，此时会进入到from区，对象头age+1；但是Eden会继续创建对象，当Eden区域再次满时，就会触发第二次minorGC，注意此时from区域的对象变化：
首先from区域内的所有对象的对象头age+1，同时将from区域内的对象全部拷贝到to区域，然后将to区域更名为from，from区域更名为to。
当Eden区域继续创建新对象，继续触发第n次minorGC，注意此时from区域的变化：
首先from区域内的所有对象对象头age+1，同时将from区域内的对象全部拷贝到to区域，然后将to区域更名为from，from区域更名为to。此时会出现两种情况处理：一种是JVM里面有一个默认配置即年龄多大可以晋升到老年代，默认为15，同时也是最大值，此时会触发一个担保机制，所谓担保机制就是JVM认为此对象是一个老不死的对象，会将这个对象提前进入到老年代区域，此时该对象的age>=15。
另外一种情况是当老年代区域的内存也快要被占满的时候，就会触发fullGC，此时会触发stw，stop the word停顿，此时整个应用程序就会停顿下来，即整个应用程序无法对外提供任何服务，只有当fullGC完成后，才能继续提供服务。
那么为什么java要采用这种分代垃圾回收机制呢？为了减少fullGC的停顿，因为只有存活15代的对象才会进入老年代，这意味着老年代的对象可回收效率极低，也就意味者更少的fullGC和更少的stw。
想要更直观的了解到JVM内存是怎么样运行的，可以使用JVISUALVM指令打开java自带的工具，它可以监视程序运行时的内存状态，查看某一时刻的内存快照，GC运行状态等等功能，十分神奇。
视频连接：https://ke.qq.com/course/404175?taid=3419627191675599
stop the world
JVM有个叫做“安全点”和“安全区域”的东西，在发生GC时，所有的线程都会执行到“安全点”停下来。
在需要GC的时候，JVM会设置一个标志，当线程执行到安全点的时候会轮询检测这个标志，如果发现需要GC，则线程会自己挂起，直到GC结束才恢复运行。
还有另一种策略是在GC发生时，直接把所有线程都挂起，然后检测所有线程是否都在安全点，如果不在安全点则恢复线程的执行，等执行到安全点再挂起。
但是对于一些没有获得或无法获得CPU时间的线程，就没办法等到它执行到安全点了，所以这个时候只要这个线程是在安全区域的，也可以进行GC，安全区域是一段代码段，在这段代码段中对象的引用关系不会发生变化，所以这个时候进行GC也是安全的。
