最近学习了JVM的一些知识。作为后端开发人员，这一块还是需要了解的。不过，作为后端开发人员来说，对JVM的了解还是很有限的。这篇文章记录一下我学习JVM的一些思路。不说了，先上目录：
1.JVM内存结构都有什么？具体分为哪几部分？
2.一个java类在运行过程中，在JVM中的具体流转过程。
// 3.JVM的垃圾回收原理和时机。
//4.JVM的调优案例。
1.内存结构：
话不多说，先上图：
主要有三部分组成：类装载子系统，运行时数据区，字节码执行引擎。我们考虑最多的是运行时数据区这块。
运行时数据区包括：堆，栈，方法区，程序计数器。其中，栈又分为虚拟机栈和本地方法栈。我们经常说的栈就是虚拟机栈。那些用native修饰的方法，将来会入本地方法栈。接下来讨论一下，各个部分存储的内容。
堆：Java堆分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）；年轻代又分为伊甸园（Eden）和幸存区（Survivor区）；
幸存区又分为From Survivor空间和 To Survivor空间。上图：
老年代和年轻代的比例一般是2:1. 年轻代中伊甸园区和survivor区比例是4:1. from区和To区比例是1:1
对象创建所在区域：
一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区（朝生夕死），一些特殊的大的对象会直接分配到Old区。
比如有对象A，B，C等创建在Eden区，但是Eden区的内存空间肯定有限，比如有100M，假如已经使用了100M或者达到一个设定的临界值，这时候就需要对Eden内存空间进行清理，即垃圾收集(Garbage Collect)，这样的GC我们称之为Minor GC，Minor GC指得是Young区的GC。
经过GC之后，有些对象就会被清理掉，有些对象可能还存活着，对于存活着的对象需要将其复制到Survivor区，然后再清空Eden区中的这些对象。
TLAB的全称是 Thread Local Allocation Buffer，JVM默认给每个线程开辟一个 buffer 区域，用来加速对象分配。这个 buffer 就放在 Eden 区中。
这个道理和 Java 语言中的ThreadLocal类似，避免了对公共区的操作，以及一些锁竞争。
堆中主要存放：使用new关键字创建的对象,所有对象实例以及数组都要在堆上分配。是线程共享的区域。
Survivor区详解：
由图解可以看出，Survivor区分为两块S0和S1，也可以叫做From和To。在同一个时间点上，S0和S1只能有一个区有数据，另外一个是空的。
接着上面的GC来说，比如一开始只有Eden区和From中有对象，To中是空的。
此时进行一次GC操作，From区中对象的年龄就会+1，我们知道Eden区中所有存活的对象会被复制到To区，From区中还能存活的对象会有两个去处。
若对象年龄达到之前设置好的年龄阈值（默认年龄为15岁，可以自行设置参数‐XX:+MaxTenuringThreshold），此时对象会被移动到Old区， 如果Eden区和From区 没有达到阈值的对象会被复制到To区。
此时Eden区和From区已经被清空(被GC的对象肯定没了，没有被GC的对象都有了各自的去处)。
这时候From和To交换角色，之前的From变成了To，之前的To变成了From。也就是说无论如何都要保证名为To的Survivor区域是空的。
Minor GC会一直重复这样的过程，知道To区被填满，然后会将所有对象复制到老年代中。
Old区概览 ：
从上面的分析可以看出，一般Old区都是年龄比较大的对象，或者相对超过了某个阈值(-XX:PretenureSizeThreshold,默认为0，表示全部进Eden区)的对象。在Old区也会有GC的操作，Old区的GC我们称作为Major GC。
对象的整个生命周期：
对象1
我是一个普通的Java对象，我出生在Eden区,在Eden区我还看到和我长的很像的小兄弟，我们在Eden区中玩了挺长时间。
有一天Eden区中的人实在是太多了，我就被迫去了Survivor区的“From”区，自从去了Survivor区，我就开始漂了，有时候在Survivor的“From”区，有时候在Survivor的“To”区，居无定所。
直到我18岁的时候，爸爸说我成人了，该去社会上闯闯了。
于是我就去了年老代那边，年老代里，人很多，并且年龄都挺大的，我在这里也认识了很多人。在年老代里,我生活了20年(每次GC就加一岁)，然后被回收。
对象2
我天生就是个特例，与众不同，出生就和大人一样大，于是Eden区说你太大了，我们这里不你适合，然后就直接把我送到了老年区。在老年混着混着就老死了（被回收了）。
栈：线程私有，每个线程拥有独立的栈空间，生命周期与线程生命周期相同。先进后出。里面存存放有栈帧元素。每个方法在执行时都会创建一个栈帧。栈帧分为：局部变量表，操作数栈，动态链接和方法出口。这里了解一下局部变量表和操作数栈。
局部变量表：
存储基本数据类型的局部变量（包括参数）、和对象的引用（String、数组、对象等），但是不存储对象的内容。
局部变量的容量以变量槽（Variable Slot）为最小单位，每个变量槽最大存储32位的数据类型。对于64位的数据类型（long、double），
JVM 会为其分配两个连续的变量槽来存储。以下简称 Slot 。
SLot复用：
为了尽可能的节省栈帧空间，局部变量表中的 Slot 是可以复用的。方法中定义的局部变量，其作用域不一定会覆盖整个方法。当方法运行时，如果已经超出了某个变量的作用域，即变量失效了，那这个变量对应的 Slot 就可以交给其他变量使用，也就是所谓的 Slot 复用。通过一个例子来理解变量“失效”。
public void test(boolean flag)
{
if(flag)
{
int a = 66;
}
int b = 55;
}
当虚拟机运行 test 方法，就会创建一个栈帧，并压入到当前线程的栈中。当运行到 int a = 66时，在当前栈帧的局部变量中创建一个 Slot 存储变量 a，当运行到 int b = 55时，此时已经超出变量 a 的作用域了（变量 a 的作用域在{}所包含的代码块中），此时 a 就失效了，变量a 占用的 Slot 就可以交给b来使用，这就是 Slot 复用。
凡事有利弊。Slot 复用虽然节省了栈帧空间，但是会伴随一些额外的副作用。比如，Slot 的复用会直接影响到系统的垃圾收集行为。
操作数栈：可以理解为栈帧中用于计算的临时数据存储区。操作数栈的元素可以是任意的Java数据类型。
可以运用java反编译工具JAD，结合JVM指令手册，看到操作数栈在虚拟机中的具体操作流程。这里就不不说具体做法了。
栈中可能出现哪些异常？StackOverflowError：栈溢出错误 ; OutOfMemoryError：内存不足
如果一个线程在计算时所需要用到栈大小 > 配置允许最大的栈大小，那么Java虚拟机将抛出 StackOverflowError
栈进行动态扩展时如果无法申请到足够内存，会抛出 OutOfMemoryError 异常。
如何设置栈参数？使用 -Xss 设置栈大小
方法区：同堆一样，线程共享。用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码。
常量池是方法区的一部分。上图：
程序计数器：
当前线程所执行字节码的行号指示器，指向下一个将要执行的指令代码，由执行引擎来读取下一条指令
程序计数器是每个线程私有的内存。
程序计数器不会发生内存溢出（OutOfMemoryError即OOM）问题。
好了，第一部分JVM内存结构学习完毕。已知晓了各个组成部分存储的内容，接下来我解释下一个类信息在加载过程中的流程。先上一个类：
1.这个java类会被编译成Math.class文件。
补充：怎么编译成的呢？编译过程如下：
注释：字节码生成器
1、词法分析
读取源代码，一个字节一个字节的读取，找出其中我们定义好的关键字（如Java中的if、else、for、while等关键词，识别哪些if是合法的关键词，哪些不是），这就是词法分析器进行词法分析的过程，其结果是从源代码中找出规范化的Token流。
2、语法分析
通过语法分析器对词法分析后Token流进行语法分析，这一步检查这些关键字组合再一次是否符合Java语言规范（如在if后面是不是紧跟着一个布尔判断表达式），词法分析的结果是形成一个符合Java语言规范的抽象语法树。
3、语义分析
通过语义分析器进行语义分析。语音分析主要是将一些难懂的、复杂的语法转化成更加简单的语法，结果形成最简单的语法（如将foreach转换成for循环 ，好有注解等），最后形成一个注解过后的抽象语法树，这个语法树更为接近目标语言的语法规则。
4、生成字节码
通过字节码生产器生成字节码，根据经过注解的语法抽象树生成字节码，也就是将一个数据结构转化为另一个数据结构。最后生成我们想要的.class文件。
补充：JVM是如何把class文件里的东西存放的呢？
2.类转载子系统尝试记载这个.class文件。首先会进入方法区。加载class文件的所有类具体信息。
3.会为每个方法创建栈帧。对象放入堆，局部变量和对象的引用放入栈帧中的局部变量表。
4.程序执行用程序计数器，字节码执行引擎负责读取指令。程序计数器用来计算和临时存储。
5.return为方法出口，先进后出。
最后，附一张图片：每个区域是否为线程共享，是否会发生OOM？
//第二部分类信息在JVM中的流转，介绍完毕。接下来讲一下垃圾回收时机和机制。讲这一部分，肯定离不开堆。所以，先去看一下上面堆的具体组成结构。接下来就更好理解了。
首选，new出来的对象会放入对象的伊甸园区，当伊甸园区满了以后，会触发一次MonitorGC，将没有用的对象回收掉，有用的对象进入FORM区。下一次伊甸园区满了后，会再次触发MonitorGC，这次不仅回收伊甸园无用的对象还会回收FORM区无用的对象，再将有用对象存入FROM区。合适的时机，FROM区会移动到To区，每移动一次，To区的对象标记加1，当等于15时，将会把老不死的对象放入老年代。老年代满了以后就会触发FULLGC。
JVM调优就是减少STW（Stop the work）也就是尽量减少FULLGC的触发次数。接下来，讲一下第四部分，真实的调优案例加详细过程分析：
8个G的电脑 3-5个G给操作系统 4-5个G给java虚拟机 堆2-3个G差不多 剩下给元空间，栈。
300个订单/秒 每秒300个订单对象，一个订单对象大小就是成员变量大小的总和，一般不超过1KB。
肯定还有其他业务对象，最终放大20倍
所以300*20个订单/秒，可能还会有其他操作，如订单查询等等 ，再放大10倍。
所以300KB*20*10个订单/秒，一秒后全部变成垃圾对象。
伊甸园区大概800M，那么13.6秒后会放满。那么前12秒的都变成了垃圾。但第13秒的60M会放入From区（因为minotorGC会暂停程序）。
5-6分钟老年代就会放满。（2G X 1024KB/60M）=5-6分钟。
调优：让其几乎不发生FULLGC
原来：老年代2G 伊甸园区800M FROM区100M To区100M
现在：老年代1G 伊甸园区1.6G FROM区200M To区200M。
现在是每过25秒伊甸园区会放满。
-XMs：初始堆大小
-Xmx: 最大堆大小
-XMn: 新生代大小
-Xss: 设置每个线程可使用的内存大小，即栈的大小
-XX:MetaspaceSize、-XX:MaxMetaspaceSize:分别设置元空间最小大小与最大大小（Java8以后）
如果servor区大于50%，也会存入老年代，所以在调优时尽量将垃圾回收放在伊甸园区回收完，即使有一部分没有回收的垃圾对象到达了from区，也不要让其大于from区的50%。那么当下一次伊甸园区满了以后，做GC时，因为时间已经很久了，所以这个from区的未被回收的对象也早已经变成垃圾对象了。
总结：
调优注意两点：1.尽量将伊甸园区放大 2.年轻代遵守8：1:1原则 3.放入from区的不要让其大于50%。
补充：每个区域是否为线程共享，是否会发生OOM？
