一、内存区域

1.运行时数据区

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它管理的内存分为若干个不同的数据区域。这些区域有着各自的用途，一级创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。根据《Java虚拟机规范》中规定，jvm所管理的内存大致包括以下几个运行时数据区域，如图所示：

image

图解：

其中置灰部分是跟随虚拟机启动而存在的，线程共享

白色区域则是跟随线程启动而存在，线程私有

下面进行单独讲解这几块区域：

1.程序计数器

占据一块较小的内存空间，可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机概念模型里，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

由于jvm的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因此未来线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们成这类内存区域为“线程私有”的内存。

如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的则是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；

如果正在执行的是Native方法，这个计数器则为空（undefined）。

此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

2.Java虚拟机栈

线程私有，生命周期和线程相同，虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧 用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每一个方法从调用直至完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的各种基本类型数据（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用、returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。

其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量表空间（slot），其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期完成分配，当进入一个方法时，这个方法所需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

在Java虚拟机规范中，对此区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将会抛出Stack OverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

3.本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用非常相似，他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机中使用到的native方法服务。在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一，与虚拟机栈一样也会抛出Stack OverflowError异常和OutOfMemoryError异常。

4.Java堆

对于大多数应用来说，堆空间是jvm内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享，虚拟机启动时创建，此内存区域唯一的目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。这一点在Java虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配，但是随着JIT编译器的发展和逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配，标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象都分配在堆上也就变得不那么绝对了。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为“GC堆”。从内存回收角度看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆还可以细分为：新生代和老年代；再细致一点的有Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间等。从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区。不过无论如何划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存储的都仍然是对象实例，进一步划分的目的是为了更好的回收内存，或者更快的分配内存。（如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。）

5.方法区（也有人叫永久代）

和堆一样所有线程共享，主要用于存储已被jvm加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

（在JDK1.7发布的HotSpot中，已经把字符串常量池移除方法区了。）

6.常量池：

运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

Java虚拟机对class文件每一部分的格式都有严格规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范才会被jvm认可。但对于运行时常量池，Java虚拟机规范没做任何细节要求。

运行时常量池有个重要特性是动态性，Java语言不要求常量一定只在编译期才能产生，也就是并非预置入class文件中常量池的内容才能进入方法区的运行时常量池，运行期间也有可能将新的常量放入池中，这种特性使用最多的是String类的intern()方法。

既然运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区内存的限制。当常量池无法再申请到内存时会抛出outOfMemeryError异常。

2.线程角度看堆和栈

与线程“绑定”的是栈，用于存储自动变量。每一个线程建立的时候，都会新建一个默认栈与之配合。堆则是通常与进程相关，用于存储全局性的变量，进程建立的时候，会建立默认堆。于是，每一个线程都有自己的栈，然后访问共同的堆。当然，你可以通过OsApi建立其他堆栈。
堆：是大家共有的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是记得用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。
栈：是个线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立，因此，栈是　thread safe的。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是切换　ＳＳ／ＥＳＰ寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。

3.堆参数设置和内存溢出：java堆溢出、新生带配置、方法区和运行时常量池溢出

4.虚拟机栈和本地方法栈溢出

5.对象的创建

二、垃圾回收和内存分配策略

1.判断对象是否存活

1.可达性分析 2.引用计数算法

2.哪些引用类型？

①强引用（StrongReference）
②软引用（SoftRefernce）
③弱引用（WeakReference）
④虚引用（PhantomReference）

3.gc roots有哪些

1、虚拟机栈（局部变量表中引用的对象）
2、本地方法栈（本地方法引用的对象）
3、方法区中静态属性引用的对象
4、方法区中静态常量池中引用的对象

4.gc算法

1.标记-清除 2.复制 3.标记-整理

5.gc收集器：

分代收集阶段 ：1.新生代收集器 2.老年代收集器
非分代收集 ：G1 ZGC

6.分代收集

7.JVM中的永久代中会发生垃圾回收吗

8.新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器都有哪些？有什么区别？

9.stop the world现象

Java中Stop-The-World机制简称STW，是在执行垃圾收集算法时，Java应用程序的其他所有线程都被挂起（除了垃圾收集帮助器之外）。Java中一种全局暂停现象，全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能与JVM交互。

10.gc日志解读

11.jdk为我们提供的工具

12.来了解mat

三、jvm执行

1.class类文件本质
2.class文件格式
3.内部类的存储方式
4.一个对象由哪些部分组成（堆内存中）？
5.对象头包含哪些信息？
6.markword包含哪些信息？
7.java解释执行与jmm的本地内存？
8.简述java内存分配与回收策率以及Minor GC和Major GC
9.JVM的Young GC日志应该怎么看
10.Young GC和Full GC分别在什么情况下会发生
11.字节码指令
12.类加载机制：加载过程、类加载器、自定义类加载、系统类加载、双亲委派
13.如何监控和诊断JVM堆内和堆外内存使用？
14.Java中的两种异常类型是什么？他们有什么区别？
15.JVM是如何实现同步的？
16.在什么情况下重复读写操作会被优化？
17.如何利用Unsafe API 绕开 JVM的控制？
18.如何利用JFR和JMC监控Java程序？
19.如何利用字节码注入为已有代码加料？

四、优雅高效代码
构造器参数太多怎么办
不需要构造器的类应该构造器私有化
避免使用终结方法
使类和成员可访问性最小化
可变参数谨慎使用
返回零长度的数组或集合，不要返回null
枚举代码int常量
精确计算，避免使用float和double
当心字符串连接性能
五、性能优化
gc优化
jvm调优
如何查看JVM系统默认值？
java -XX:+PrintFlagsInitial --查看出厂默认值
java -XX:+PrintFlagsFinal --查看修改更新 (= 没有修改过 := 人为修改过)
java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MetaspaceSize=512m 查看系统参数，并修改元空间大小
java -XX:+PrintCommandLineFlags -version --打印命令行参数(可以看默认垃圾回收器)
JDK自带的监控和性能分析工具有哪些？
1、jps（JVM Process Status Tools）：虚拟机进程状况工具
2、jinfo（Configuration Info for java）：Java配置信息工具
3、jmap(Memory Map for java)：java内存映像工具
4、jstat（JVM Statistics Monitoring Tool)：虚拟机统计信息监视工具
5、jhat(JVM Heap Analysis Tool)：虚拟机dump文件分析工具
6、jstack（Stack Trace for java）：java虚拟机自带的堆栈跟踪工具
如何对对线上系统的OOM异常进行监控和报警

HotSpot虚拟机对象揭秘
对象的创建
为对象分配内存
处理并发安全问题
对象的访问定位