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1、java类加载过程

1、判断是否需要被加载

主动引用（java类必须加载）

遇到new,getstatic,putstatic,invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行初始化，则先初始化。这4个字节码常见的出现场景是：使用new关键字实例化对象的时候，读取或设置静态字段（被final修饰，已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候，以及调用一个类的静态方法的时候。

反射调用时。

初始化一个类时，如果其父类还未初始化，则先出发父类初始化。

当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类。

被动引用（java类不会被加载）

2、加载： 将class文件从jar或者磁盘文件中读到jvm中，并且为这些类创建一个对象。

• 加载方式：双亲委派模式
• 类加载器分类：

  • 引导类加载器，负责加载支撑Jre/lib目录下的核心类库

  • 扩展类加载器：负责加载Jre/lib目录下的ext扩展类jar包

  • 应用程序类加载器：负责加载classpath下的类包

  • 自定义类加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

双亲委派模式 ：

如果一个类加载器收到类加载请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而这个请求委派给父类加载器完成。每个类加载器都如此，只有当父加载器在自己搜索范围内找不到指定类时（即   ClassNotFoundException），子加载器才会尝试自己去加载。

怎么打破双亲委派模式：

打破双亲委派机制则不仅

要继承


ClassLoader



类，还要

重写


loadClass




和findClass



方法

如何打出线程栈信息：

• 输入jps，获得进程号。
• 可以使用 fastthread 堆栈定位
• 或者 jstack -l > /tmp/output.txt 堆栈信息打到一个 txt 文件
• jstack pid 命令查看当前 java 进程堆栈状态
• top -Hp pid 获取本进程中所有线程CPU 耗时性能

3、链接：验证、准备、解析

2-1、验证：

为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求。

文件格式验证:

元数据验证:

字节码验证:

符号引用验证:

2-2、

准备：

2-3、解析

4、初始化：

2、jvm内存模型（运行时数据区）

1、程序技术器

2、java虚拟机栈（字节码级别）

用于描述java方法执行的线程内存模型，每个方法被执行的时候，jvm都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个java方法执行完毕，这个栈帧就是在jvm中从入栈到出栈的过程。

这里会诞生两种异常状况：

1、如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，将抛出StackOverflow异常。

2、如果Jvm容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。

局部变量表：编译期的基础数据类型、对象引用、returnAddress

3、本地方法栈（用于Natvie修饰的方法）

和java虚拟机栈发挥作用非常相似，区别在于java虚拟机栈只是针对字节码服务，而本地方法栈则是用到本地Native方法服务。

java如果需要调用其他语言解释方法的时候，则可以通过Natvie告知编译器应该需要使用其他语言解释。

4、java堆（多个线程直接共享区域）

所有对象实例和数据都应该在堆上分配（垃圾收集器内存：新生代、老年代、永久代、Eden空间、From Survior空间、To Survivor空间等），多个线程直接共享区域

-Xmx和-Xms

如果在Java堆中没有内存完成实例分配、并且堆也无法再扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

5、方法区 （多个线程直接共享区域）

用于储存类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译之后的代码缓存等数据，（永久代内存管理）

-XX:MaxPermSize

如果方法区无法满足新的内存分配，将抛出OutOfMemoryError异常。

6、运行时常量池

实际上也是方法区的一部分，用于存储编译期生成类的字面量与符号引用，可以管理运行期的常量内存（运行时常量池）

受方法区的影响， 如果方法区无法满足新的内存分配，将抛出OutOfMemoryError异常。

3、直接内存（非运行时数据区）

使用Native来分配堆外内存，不受java堆大小限制，但会受本机总内存限制（物理内存、SWAP分区和分页文件），通过java堆里面的DirectByteBuffer对象操作NIO的channel与缓冲区的I/O方式。可以提高显著提高通道和缓冲区的读写性能，但是分配回收的需要更大的代价。

如果直接内存无法满足新的内存分配，将抛出OutOfMemoryError异常。

5、分代收集机制：（堆内存模型）

新生代：（Eden From（S1） To（S2））

Major GC/Old GC

老年代（Tenured）

Full GC

收集整个Java堆/方法区。

命令学习：

6、垃圾收集过程/一次GC过程：

Minor GC/Yong GC过程

1、收集GC root可达对象，分配到Eden区，

2、当Eden区满了情况下，将Eden中GC root可达的对象通过标记复制法复制到From区（S0），同时通过标记清除法清除Eden区。

3、当From区(S0)满了的情况下，将From区依旧被GC root可达的对象复制到To区（S1）区，

同时标记清除To区。

4、当To区满了情况下，To区被GC root可到的对象复制到From区，同时标记清除To区。

5、对于躲过一次Minor GC的GC root可达的对象，使用引用计数+1，当引用次数达到15之后，进入老年代收集

Major GC/Old GC

当老年代区域满了的情况下，不会使用标记复制方法，而是使用标记整理法，即将GC root可达的对象向内存空空间一端移动，然后使用标记清除法清除掉边界以外的内存。

这样的好处是，不用像minc gc 使用s1区和s2区，可以直接节约掉50%空间，而且不会频繁出现复制操作，效率更好。

7、对象回收

1、引用计数法：在对象中添加一个引用计数器，如果有一个地方引用这个对象，计数+1，当引用失效，计数-1，当对象的计数器为0的时候，回收对象。

2、可达性分析法：

从GC Roots开始，向下搜索引用，没有任何引用链的情况下，证明GC Root不可达到这个对象，回收对象。

可作为GC Roots对象

1、java虚拟机栈中引用的对象，包括参数、局部变量、临时变量

2、方法区中的静态变量、常量引用

3、JNI、native引用

4、java虚拟机内部的引用，基础数据类型包装对象引用、异常对象、系统类加载器

5、sunchronized关键字持有的对象。

强引用关系存在永远不会被回收。new

A a = new Aclass();

a=null;

a之后不能再被引用，jvm会回收。

软引用关系会在发生内存溢出之前进行两次回收，如果还没有足够的内存，内存还是会溢出的。SoftReference，可实现缓存。

弱引用关系对象，不管内存够不够，都会被回收掉。WeakReference。

虚引用，该引用无法获取一个对象的实例，只是为了能在这个对象被回收时收到一个系统通知。PhantomRefrence

8、垃圾收集算法

1、清除算法

2、复制算法

3、整理算法

4、分代收集

9、垃圾收集器

新生代收集器：Serial    ParNew   Parallel Scavenge

老年代收集器：Serial Old     CMS     Parallel Old

堆内存垃圾收集器：G1(Garbage First)

CMS ：并发收集器，基于标记-清除法实现的，

1、初始标记：只是标记一下GC root 直接关联的对象，会发生停顿。

2、并发标记：垃圾回收线程会遍历和GC root关联所有可达对象，和用户线程是直接并发执行的，因此不会停顿用户线程的。

3、重新标记：并发情况下，会发生用户线程执行而导致并发标记发生变动的记录，更新标记记录，会发生停顿并且会比初始标记时间更长。

4、并发清除：垃圾回收线程会清除标记清除GC root不可达的对象，可以和用户线程并发执行。

缺点：碎片化内存比较严重，必须预留一定的老年代内存空间来分配内存，不能等待占用100%的情况下才触发回收，如果预留的空间不足以满足用户分配的空间，将会触发一次并发失败，此时将会冻结用户线程，临时启用Serial Old重新收集老年代线程，这样停顿时间会非常严重

-XX:CMSInitiatingOccu-pancyFraction可以设置预留空间，慎重。需要生产反复设计

G1：

面向服务端应用的垃圾收集器，目标范围，不再区分老年代、新生代、java堆，而是基于Region的堆内存布局，将划分为大小相等的Region，每一个Region区都可以根据需要扮演Eden区、S0区、S1区、老年代区，并且根据不同的区域采用对应的策略去回收处理对象。

Region提供Humongous区域，用来存储超过Region区域容量的一半的大对象，当有超过整个Region区域大小的超大对象，将会以连续Humongous Region来存储。

-XX:G1HeapRegionSize来设置Region容量大小，范围1M~2M，且应为2的N次幂

建立停顿时间模型，后台维护一个优先级列表，可以让用户设置收集停顿时间来回收价值最大的Region。

-XX:MaxGCPauseMillis设置毫秒级

初始标记：仅仅只是标记一下GC Root直接关联到的对象，并且修改TAMS指针的值，让下一阶段用户线程并发运行时，能正确地在可用的Region中分配新对象。这个阶段需要停顿线程，但耗时极短，而且是借用进行Minor GC的时候同步完成的，所以G1收集器在这个阶段实际并没有额外的停顿。

并发标记：从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，递归扫描整个堆里对象图，可以和用户线程并发执行，当对象扫描图完成后，会重新处理SATB记录下的并发时引用变动的对象。

最终标记：对用户线程做另一个短暂的暂停，用于处理并发阶段结束后仍遗留下来的最后那少量SATB记录。

筛选回收：筛选回收阶段会对各个 Region 的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的 GC 停顿时间来指定回收计划，这


里为了提高回收效率，并没有采用和用户线程并发执行的方式，而是停顿用户线程。

其他垃圾收集器：

• 
  Serial
  
  
  收集器：
  
  单线程收集器，收集垃圾时，必须 stop the world，使用复制算法。
• 
  ParNew
  
  
  
  
  收集器：
  
  Serial 收集器多线程版本，也需要 stop the world，复制算法。
• 
  Parallel
  
  
  
  
  Scavenge
  
  
  
  
  收集器：
  
  新生代收集器，复制算法收集器，并发多线程收集器，目标达到一个可控吞吐量。如果虚拟机总共运行 100 分钟，其中垃圾花掉 1 分钟，吞吐量就 99%。
• 
  Serial
  
  
  
  
  Old
  
  
  
  
  收集器：
  
  Serial 收集器老年代版本，单线程收集器，使用标记、整理算法。
• 
  Parallel
  
  
  
  
  Old
  
  
  
  
  收集器：
  
  Parallel Scavenge 收集器老年代版本，使用多线程，标记-整理算法。
• 
  CMS(Concurrent
  
  
  
  
  Mark
  
  
  
  
  Sweep)
  
  
  收集器：
  
  一种以获得最短回收停顿时间为目标收集器，
  
  标记清除算法，运作过程：初始标记，并发标记，重新标记，并
  
  
  发清除
  
  ，收集结束会产生大量空间碎片。
• 
  G1
  
  
  
  
  收集器：
  
  标记整理算法实现，
  
  运作流程主要包括以下：初始标记，并发标记，
  
  
  
  
  最终标记，筛选标记
  
  。不会产生空间碎片，可以精确地控制停顿。