JVM由那些部分組成，運行流程是什么？
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思考: JVM由那些部分組成，運行流程是什么？
1.JVM由那些部分組成，運行流程是什么？
JVM是什么
好處：
一次編寫，到處運行
自動內存管理，垃圾回收機制
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思考:JVM由哪些部分組成，運行流程是什么？
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從圖中可以看出 JVM 的主要組成部分
ClassLoader（類加載器）
Runtime Data Area（運行時數據區(qū)，內存分區(qū)）
Execution Engine（執(zhí)行引擎）
Native Method Library（本地庫接口）
運行流程：
1.類加載器（ClassLoader）：把Java代碼轉換為字節(jié)碼
2.運行時數據區(qū)（Runtime Data Area）：把字節(jié)碼加載到內存中，而字節(jié)碼文件只是JVM的一套指令集規(guī)范，并不能直接交給底層系統(tǒng)去執(zhí)行，而是有執(zhí)行引擎運行
3.執(zhí)行引擎（Execution Engine）：將字節(jié)碼翻譯為底層系統(tǒng)指令，再交由CPU執(zhí)行去執(zhí)行，此時需要調用其他語言的本地庫接口（Native Method Library）來實現整個程序的功能。
2. 什么是程序計數器？
程序計數器：線程私有的，內部保存的字節(jié)碼的行號。用于記錄正在執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址。
javap -verbose xx.class 打印堆棧大小，局部變量的數量和方法的參數。
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java虛擬機對于多線程是通過線程輪流切換并且分配線程執(zhí)行時間。在任何的一個時間點上，一個處理器只會處理執(zhí)行一個線程，如果當前被執(zhí)行的這個線程它所分配的執(zhí)行時間用完了【掛起】。處理器會切換到另外的一個線程上來進行執(zhí)行。并且這個線程的執(zhí)行時間用完了，接著處理器就會又來執(zhí)行被掛起的這個線程。
那么現在有一個問題就是，當前處理器如何能夠知道，對于這個被掛起的線程，它上一次執(zhí)行到了哪里？那么這時就需要從程序計數器中來回去到當前的這個線程他上一次執(zhí)行的行號，然后接著繼續(xù)向下執(zhí)行。
程序計數器是JVM規(guī)范中唯一一個沒有規(guī)定出現OOM的區(qū)域，所以這個空間也不會進行GC
3. 你能給我詳細的介紹Java堆嗎?
Java堆是Java虛擬機（JVM）運行時數據區(qū)的一部分，線程共享的區(qū)域：主要用來保存對象實例，數組等，當堆中沒有內存空間可分配給實例，也無法再擴展時，則拋出OutOfMemoryError異常。
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Java堆的一些重要信息:
年輕代: 年輕代被劃分為三部分，Eden區(qū)和兩個大小嚴格相同的Survivor區(qū)，根據JVM的策略，在經過幾次垃圾收集后，任然存活于Survivor的對象將被移動到老年代區(qū)間。
老年代： 在新生代中經歷了一些輪次的對象最終會被晉升到老年代。老年代使用不同的垃圾收集算法，通常采用"標記-清理"或"標記-整理"的方式進行垃圾回收。
持久代： 在Java 8之前的版本中，持久代用于存儲類信息、方法信息等。從Java 8開始，持久代被元空間（Metaspace）取代，類信息被存儲在本地內存中。
元空間: 保存的類信息、靜態(tài)變量、常量、編譯后的代碼
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為了避免方法區(qū)出現OOM，所以在java8中將堆上的方法區(qū)【永久代】給移動到了本地內存上，重新開辟了一塊空間，叫做元空間。那么現在就可以避免掉OOM的出現了。
元空間(MetaSpace)介紹
在 HotSpot JVM 中，永久代（ ≈ 方法區(qū)）中用于存放類和方法的元數據以及常量池，比如Class 和 Method。每當一個類初次被加載的時候，它的元數據都會放到永久代中。
永久代是有大小限制的，因此如果加載的類太多，很有可能導致永久代內存溢出，即OutOfMemoryError，為此不得不對虛擬機做調優(yōu)。
那么，Java 8 中 PermGen 為什么被移出 HotSpot JVM 了？
官網給出了解釋：http://openjdk.java.net/jeps/122
This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.
移除永久代是為融合HotSpot JVM與 JRockit VM而做出的努力，因為JRockit沒有永久代，不需要配置永久代。1）由于 PermGen 內存經常會溢出，引發(fā)OutOfMemoryError，因此 JVM 的開發(fā)者希望這一塊內存可以更靈活地被管理，不要再經常出現這樣的 OOM。
2）移除 PermGen 可以促進 HotSpot JVM 與 JRockit VM 的融合，因為 JRockit 沒有永久代。
準確來說，Perm 區(qū)中的字符串常量池被移到了堆內存中是在 Java7 之后，Java 8 時，PermGen 被元空間代替，其他內容比如類元信息、字段、靜態(tài)屬性、方法、常量等都移動到元空間區(qū)。比如 java/lang/Object 類元信息、靜態(tài)屬性 System.out、整型常量等。
元空間的本質和永久代類似，都是對 JVM 規(guī)范中方法區(qū)的實現。不過元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機中，而是使用本地內存。因此，默認情況下，元空間的大小僅受本地內存限制。
4. 什么是虛擬機棧?
Java Virtual machine Stacks (java 虛擬機棧)
- 每個線程運行時所需要的內存，稱為虛擬機棧，先進后出
- 每個棧由多個棧幀（frame）組成，對應著每次方法調用時所占用的內存
- 每個線程只能有一個活動棧幀，對應著當前正在執(zhí)行的那個方法
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1）垃圾回收是否涉及棧內存？
垃圾回收主要指就是堆內存，當棧幀彈棧以后，內存就會釋放
2）棧內存分配越大越好嗎？
未必，默認的棧內存通常為1024k
棧幀過大會導致線程數變少，例如，機器總內存為512m，目前能活動的線程數則為512個，如果把棧內存改為2048k，那么能活動的棧幀就會減半
3）方法內的局部變量是否線程安全？
- 如果方法內局部變量沒有逃離方法的作用范圍，它是線程安全的
- 如果是局部變量引用了對象，并逃離方法的作用范圍，需要考慮線程安全
棧內存溢出情況
- 棧幀過多導致棧內存溢出，典型問題：遞歸調用
總結:
1）堆解決的是對象實例存儲的問題，垃圾回收器管理的主要區(qū)域。
2.）方法區(qū)可以認為是堆的一部分，用于存儲已被虛擬機加載的信息，常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼。
3）棧解決的是程序運行的問題，棧里面存的是棧幀，棧幀里面存的是局部變量表、操作數棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。
4）本地方法棧與棧功能相同，本地方法棧執(zhí)行的是本地方法，一個Java調用非Java代碼的接口。
5）程序計數器（PC寄存器） 程序計數器中存放的是當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行數。JVM工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一個需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。
5. JVM組成面試題
面試官：JVM由那些部分組成，運行流程是什么？
候選人:
在JVM中共有四大部分，分別是ClassLoader（類加載器）、Runtime Data Area（運行時數據區(qū)，內存分區(qū)）、Execution Engine（執(zhí)行引擎）、Native Method Library（本地庫接口）
它們的運行流程是：
第一，類加載器（ClassLoader）把Java代碼轉換為字節(jié)碼
第二，運行時數據區(qū)（Runtime Data Area）把字節(jié)碼加載到內存中，而字節(jié)碼文件只是JVM的一套指令集規(guī)范，并不能直接交給底層系統(tǒng)去執(zhí)行，而是有執(zhí)行引擎運行
第三，執(zhí)行引擎（Execution Engine）將字節(jié)碼翻譯為底層系統(tǒng)指令，再交由CPU執(zhí)行去執(zhí)行，此時需要調用其他語言的本地庫接口（Native Method Library）來實現整個程序的功能。
面試官：好的，你能詳細說一下 JVM 運行時數據區(qū)嗎？
候選人:
嗯，好~
運行時數據區(qū)包含了堆、方法區(qū)、棧、本地方法棧、程序計數器這幾部分，每個功能作用不一樣。
- 堆解決的是對象實例存儲的問題，垃圾回收器管理的主要區(qū)域。
- 方法區(qū)可以認為是堆的一部分，用于存儲已被虛擬機加載的信息，常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼。
- 棧解決的是程序運行的問題，棧里面存的是棧幀，棧幀里面存的是局部變量表、操作數棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。
- 本地方法棧與棧功能相同，本地方法棧執(zhí)行的是本地方法，一個Java調用非Java代碼的接口。
- 程序計數器（PC寄存器）程序計數器中存放的是當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行數。JVM工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一個需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。
面試官：好的，你再詳細介紹一下程序計數器的作用？
候選人:
嗯，是這樣~~
java虛擬機對于多線程是通過線程輪流切換并且分配線程執(zhí)行時間。在任何的一個時間點上，一個處理器只會處理執(zhí)行一個線程，如果當前被執(zhí)行的這個線程它所分配的執(zhí)行時間用完了【掛起】。處理器會切換到另外的一個線程上來進行執(zhí)行。并且這個線程的執(zhí)行時間用完了，接著處理器就會又來執(zhí)行被掛起的這個線程。這時候程序計數器就起到了關鍵作用，程序計數器在來回切換的線程中記錄他上一次執(zhí)行的行號，然后接著繼續(xù)向下執(zhí)行。
面試官：你能給我詳細的介紹Java堆嗎?
候選人:
Java中的堆術語線程共享的區(qū)域。主要用來保存對象實例，數組等，當堆中沒有內存空間可分配給實例，也無法再擴展時，則拋出OutOfMemoryError異常。
在JAVA8中堆內會存在年輕代、老年代
1）Young(新生代)區(qū)被劃分為三部分，Eden區(qū)和兩個大小嚴格相同的Survivor區(qū)，其中，Survivor區(qū)間中，某一時刻只有其中一個是被使用的，另外一個留做垃圾收集時復制對象用。在Eden區(qū)變滿的時候， GC就會將存活的對象移到空閑的Survivor區(qū)間中，根據JVM的策略，在經過幾次垃圾收集后，任然存活于Survivor的對象將被移動到Tenured區(qū)間。
2）Tenured(老年代)區(qū)主要保存生命周期長的對象，一般是一些老的對象，當一些對象在Young復制轉移一定的次數以后，對象就會被轉移到Tenured區(qū)。
面試官：什么是虛擬機棧
候選人:
虛擬機棧是描述的是方法執(zhí)行時的內存模型,是線程私有的，生命周期與線程相同,每個方法被執(zhí)行的同時會創(chuàng)建棧楨。保存執(zhí)行方法時的局部變量、動態(tài)連接信息、方法返回地址信息等等。方法開始執(zhí)行的時候會進棧，方法執(zhí)行完會出棧【相當于清空了數據】，所以這塊區(qū)域不需要進行 GC。
面試官：能說一下堆棧的區(qū)別是什么嗎？
候選人:
有這幾個區(qū)別
第一，棧內存一般會用來存儲局部變量和方法調用，但堆內存是用來存儲Java對象和數組的的。堆會GC垃圾回收，而棧不會。
第二、棧內存是線程私有的，而堆內存是線程共有的。
第三、兩者異常錯誤不同，但如果棧內存或者堆內存不足都會拋出異常。
棧空間不足：java.lang.StackOverFlowError。
堆空間不足：java.lang.OutOfMemoryError。
