JVM内存结构
- 程序计数器：程序执行字节码的行号指示器，线程私有，不会出现内存溢出[OOM]的区域
- JVM栈：线程私有，代表程序的执行过程。程序执行时为当前执行的方法创建栈帧，栈帧包括局部变量表，操作数栈，动态链接等
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JVM规范中，规定JVM栈有2种异常
(1)线程请求的栈深度>JVM运行的深度，StackOverflowError
(2)JVM动态扩展栈时，无法申请到足够的内存空间，OutOfMemoryError
当栈空间无法分配时，到底是分配内存太小，还是已使用的栈空间太大，本质上是对同一件事的不同描述；不管是分配内存太小，还是已使用的栈空间太大，单线程环境下都抛出StackOverflowError，多线程环境下都抛出OutOfMemoryError
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(1)局部变量表: 存放编译期可知的基本数据类型和对象引用，[局部变量表所需的内存空间，在编译期就可以确定，当Java程序被编译成.class二进制文件时，就确定了局部变量表的容量，运行时，不会改变局部变量表的大小]
(2)操作数栈: 栈的深度在编译期可知，[1个方法刚开始执行时，操作数栈是空的。随着程序的执行，会有各种字节码指令(如加操作，赋值操作)从操作数栈读或写数据，读或写操作对应着操作数栈的入栈和出栈] - 堆：线程共享，几乎所有的对象和数组都在堆上分配内存空间，代表程序的存储结构，GC活动最频繁的区域。从分代回收的角度看，分为新生代和老年代，新生代又分为Eden区，From Suivivor区和To Suivivor区
- 方法区：堆逻辑上的1部分，为了和堆区分，又称为非堆/永久代，线程共享。用来存放类信息，static静态变量，常量[和JIT即时编译后的代码]
- 运行时常量池：方法区的一部分，[.class文件有1项信息，叫常量池，用来存放编译器生成的字面量和符号引用，这部分信息在类加载后，会存放在运行时常量池；运行时常量池具有动态性，Java并不要求常量必须在编译期产生，运行时也有新的常量放入常量池]
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永久代在JDK1.8及以后，被干掉了，取而代之的是元空间MetaSpace；元空间在本质上还是和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现；永久代和元空间最大的区别是，永久代使用堆内存，元空间使用本机物理内存，受本机物理内存大小的限制
有2个参数MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize
MetaspaceSize是初始大小，达到该值会触发GC，JVM会动态调整MetaspaceSize的值，如果释放了大量内存空间，则会调低MetaspaceSize，否则会调高，但不会超过MaxMetaspaceSize
MaxMetaspaceSize是元空间的最大大小，默认无限制
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- 本地方法栈，[与JVM栈的作用类似，只不过JVM栈用来执行Java方法,本地方法栈用来执行native方法]
引用类型
- 强引用，一般声明对象时使用的引用,例如Object obj = new Object()，在GC时, 如果强引用指向的对象和GC Roots引用链上的任何1个对象有关联，它就永远不会被回收
- 软引用，在GC时进行判定，若内存空间足够，则不会回收软引用；若不够，对软引用进行回收。一般用作缓存，若程序发生OOM内存溢出，则肯定不会存在软引用
Object obj = new Object();
SoftReference<Object> sf = new SoftReference<Object>(obj);
- 弱引用，GC时，不管内存空间是否足够，都会对弱引用进行回收。一般用在缓存，生命周期为1次GC
Object obj = new Object();
WeakReference<Object> wf = new WeakReference<Object>(obj);
- 虚引用，幽灵引用，无法通过引用获得对象，存在的意义是在GC时，收到通知
GC策略
分代回收，新生代使用"复制算法"，老年代使用"标记-整理算法"
GC回收的算法包括,"标记-清除"算法、"复制"算法和"标记-整理"算法，"标记-清除"算法是最基本的回收算法，其它两个都基于它
"标记-清除"算法，分为标记和清除两个阶段，标记阶段使用"可达性"算法对需要GC的对象进行标记，清除阶段将标记阶段标记的对象进行清除。该算法的缺点是:会使GC后,堆中出现大量不连续的内存，如果再分配占用空间特别大的对象，会因为没有连续内存空间，而不得不提前触发GC
新生代使用"复制"算法，新生代的特点是，对象朝生夕灭，存活率低，所以新生代GC(也叫Minor GC)发生的非常频繁，针对这个特点，新生代GC使用"复制"算法。将新生代分为3部分，Eden区，From Survivor区和To Survivor区，默认Eden区是Survivor区的8倍，即将新生代分为10份，Eden区占8份，2个Survivor区各占1份；为对象分配内存空间时，只使用Eden区和1块Survivor区；GC时将使用的Eden区和Survivor区上仍然存活的对象，复制到另1块Survivor区上。"复制"算法解决了"标记-清除"算法会出现大量不连续内存的问题，但是浪费了10%的新生代内存
老年代使用"标记-整理"算法，老年代中的对象存活率高，并不像新生代那样频繁的触发GC，如果使用"复制"算法，需要复制的对象会非常多，因此使用"标记-整理"算法，标记阶段使用可达性算法对需要GC的对象进行标记，整理阶段将存活的对象向一端移动，将边界外的对象进行删除，同样解决了"标记-清除"算法会出现大量不连续内存的问题
[方法区，也就是HotSpot虚拟机中的永久代也会发生GC，主要回收废弃常量和无用的类；但是性价比低于回收堆。在新生代，1次GC回收70%-95%的内存空间，永久代远低于此]
可达性算法:
(1)选取GC Roots对象，它们是栈帧局部变量表中引用的对象、方法区中的static静态变量引用的对象，常量引用的对象
(2)从GC Roots对象开始，向下搜索，形成一条引用链，如果1个对象与引用链上的对象没有任何联系，则将其标记为不可达；被标记为不可达的对象并不意外着，它会被GC，1个对象要经历2次标记，1次筛选才会被回收
(3)标记之后会进行筛选，筛选的条件是：对象的类是否重写了Object类的finalize()，对象的finalize()是否被JVM执行过
(4)如果未重写Object类的finalize()，或对象的finalize()已经被JVM执行过，则对象立刻被回收；否则，对象会被放入F-Queue队列, 该队列会被1个优先级比较低的Finalizer线程执行，执行是指触发F-Queue中对象的finalize()，但是不保证执行完毕，因为对象的finalize()可能执行缓慢，也可能死循环，如果永久等待finalize()执行完毕，会导致GC系统崩溃
(5)finalize()是对象的最后1次机会，在方法中，只有对象与GC Roots引用链上的任何1个对象建立关联，就不会被回收，否则会被GC回收
对象分配策略
- 对象优先在Eden区分配内存空间，当Eden区空间不足时，触发1次Minor GC
- 大对象直接进入老年代，大对象是指大数组，或很长的String对象
- 长期存活的对象进入老年代，对于每个对象，JVM都定义了1个age年龄计数器，处于新生代的对象每经过1次Minor GC，age+1，当age值达到15时，对象进入老年代
- 并不是所有对象的age达到15时，才进入老年代，JVM还会基于动态年龄判定，决定对象是否进入老年代；当Survivor区中相同age的对象大小 > Survivor区大小的一半时，>=age的对象进入老年代
空间分配担保
新生代GC称为Minor GC，老年代GC称为Full GC，一般Full GC至少伴随着1次Minor GC，Full GC比Minor GC慢10倍
最极端的情况下，若Minor GC之后，所有的对象仍然存活，空闲的Survivor区无法容纳Eden区和1块Survivor区中的对象，这时就需要老年代的空间分配担保，把无法容纳的对象放入老年代
在Minor GC之前，JVM首先检查老年代的最大可用连续内存空间是否>新生代的对象所占内存空间之和；若>，执行Minor GC，因为Minor GC肯定是安全的；若不>，再检查JVM是否允许空间担保失败，若不允许，执行Full GC，若允许，检查之前历次从新生代晋升到老年代对象的平均大小，若老年代最大可用连续内存空间>此值，尝试执行Minor GC，但是是有风险的，否则，执行Full GC
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