java虚拟机常见问题

　　一、Java引用的四种状态：

　　强引用：

　　用的最广。我们平时写代码时，new一个Object存放在堆内存，然后用一个引用指向它，这就是强引用。

　　*　　如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它*。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

　　软引用：

　　如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够时，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。（备注：如果内存不足，随时有可能被回收。）

　　只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

　　弱引用：

　　弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。

　　*　　每次执行GC的时候，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象*。

　　虚引用：

　　“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

　　虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

　　注：关于各种引用的详解，可以参考这篇博客：

　　http://zhangjunhd.blog.51cto.com/113473/53092

　　二、Java中的内存划分：

　　Java程序在运行时，需要在内存中的分配空间。为了提高运算效率，就对数据进行了不同空间的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

　　上面这张图就是jvm运行时的状态。具体划分为如下5个内存空间：（非常重要）

　　- 程序计数器：保证线程切换后能恢复到原来的执行位置

　　- 虚拟机栈：（栈内存）为虚拟机执行java方法服务：方法被调用时创建栈帧–》局部变量表-》局部变量、对象引用

　　- 本地方法栈：为虚拟机执使用到的Native方法服务

　　- 堆内存：存放所有new出来的东西

　　- 方法区：存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态常量、静态方法等。

　　- 运行时常量池（方法区的一部分）

　　GC对它们的回收：

　　内存区域中的程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这3个区域随着线程而生，线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着出栈和入栈的操作，每个栈帧中分配多少内存基本是在类结构确定下来时就已知的。在这几个区域不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟着回收了。

　　GC回收的主要对象：而J**ava堆和方法区**则不同，一个接口中的多个实现类需要的内存可能不同，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，我们只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收都是动态的，GC关注的也是这部分内存，后面的文章中如果涉及到“内存”分配与回收也仅指着一部分内存。

　　1、程序计数器：（线程私有）

　　每个线程拥有一个程序计数器，在线程创建时创建，

　　指向下一条指令的地址

　　执行本地方法时，其值为undefined

　　说的通俗一点，我们知道，Java是支持多线程的，程序先去执行A线程，执行到一半，然后就去执行B线程，然后又跑回来接着执行A线程，那程序是怎么记住A线程已经执行到哪里了呢？这就需要程序计数器了。因此，为了线程切换后能够恢复到正确的执行位置，每条线程都有一个独立的程序计数器，这块儿属于“线程私有”的内存。

　　2、Java虚拟机栈：（线程私有）

　　每个方法被调用的时候都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。局部变量表存放的是：编译期可知的基本数据类型、对象引用类型。

　　每个方法被调用直到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。

　　在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：

　　（1）如果线程请求的栈深度太深，超出了虚拟机所允许的深度，就会出现StackOverFlowError（比如无限递归。因为每一层栈帧都占用一定空间，而 Xss 规定了栈的最大空间，超出这个值就会报错）

　　（2）虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展到无法申请足够的内存空间，会出现OOM

　　3、本地方法栈：

　　（1）本地方法栈与java虚拟机栈作用非常类似，其区别是：java虚拟机栈是为虚拟机执行java方法服务的，而本地方法栈则为虚拟机执使用到的Native方法服务。

　　（2）Java虚拟机没有对本地方法栈的使用和数据结构做强制规定，Sun HotSpot虚拟机就把java虚拟机栈和本地方法栈合二为一。

　　（3）本地方法栈也会抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError。

　　4、Java堆：即堆内存（线程共享）

　　（1）堆是java虚拟机所管理的内存区域中最大的一块，java堆是被所有线程共享的内存区域，在java虚拟机启动时创建，堆内存的唯一目的就是存放对象实例几乎所有的对象实例都在堆内存分配。

　　（2）堆是GC管理的主要区域，从垃圾回收的角度看，由于现在的垃圾收集器都是采用的分代收集算法，因此java堆还可以初步细分为新生代和老年代。

　　（3）Java虚拟机规定，堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续的即可。在实现上既可以是固定的，也可以是可动态扩展的。如果在堆内存没有完成实例分配，并且堆大小也无法扩展，就会抛出OutOfMemoryError异常。

　　5、方法区：（线程共享）

　　（1）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等数据。

　　（2）Sun HotSpot虚拟机把方法区叫做永久代（Permanent Generation），方法区中最终要的部分是运行时常量池。

　　6、运行时常量池：

　　（1）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就会抛出OutOfMemoryError异常。

　　三、Java对象在内存中的状态：

　　可达的/可触及的：

　　Java对象被创建后，如果被一个或多个变量引用，那就是可达的。即从根节点可以触及到这个对象。

　　其实就是从根节点扫描，只要这个对象在引用链中，那就是可触及的。

　　可恢复的：

　　Java对象不再被任何变量引用就进入了可恢复状态。

　　在回收该对象之前，该对象的finalize（）方法进行资源清理。如果在finalize（）方法中重新让变量引用该对象，则该对象再次变为可达状态，否则该对象进入不可达状态

　　不可达的：

　　Java对象不被任何变量引用，且系统在调用对象的finalize（）方法后依然没有使该对象变成可达状态（该对象依然没有被变量引用），那么该对象将变成不可达状态。

　　当Java对象处于不可达状态时，系统才会真正回收该对象所占有的资源。

　　四、判断对象死亡的两种常用算法：

　　当对象不被引用的时候，这个对象就是死亡的，等待GC进行回收。

　　1、引用计数算法：

　　概念：

　　给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

　　但是：

　　主流的java虚拟机并没有选用引用计数算法来管理内存，其中最主要的原因是：它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

　　优点：

　　算法的实现简单，判定效率也高，大部分情况下是一个不错的算法。很多地方应用到它

　　缺点：

　　引用和去引用伴随加法和减法，影响性能

　　致命的缺陷：对于循环引用的对象无法进行回收

　　2、根搜索算法：（jvm采用的算法）

　　概念：

　　设立若干种根对象，当任何一个根对象（GC Root）到某一个对象均不可达时，则认为这个对象是可以被回收的。

　　注：这里提到，设立若干种根对象，当任何一个根对象到某一个对象均不可达时，则认为这个对象是可以被回收的。我们在后面介绍标记-清理算法/标记整理算法时，也会一直强调从根节点开始，对所有可达对象做一次标记，那什么叫做可达呢？

　　可达性分析：

　　从根（GC Roots）的对象作为起始点，开始向下搜索，搜索所走过的路径称为“引用链”，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的概念来讲，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。

　　如上图所示，ObjectD和ObjectE是互相关联的，但是由于GC roots到这两个对象不可达，所以最终D和E还是会被当做GC的对象，上图若是采用引用计数法，则A-E五个对象都不会被回收。

　　根（GC Roots）：

　　说到GC roots（GC根），在JAVA语言中，可以当做GC roots的对象有以下几种：

　　1、栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。

　　2、方法区中的静态成员。

　　3、方法区中的常量引用的对象（全局变量）

　　4、本地方法栈中JNI（一般说的Native方法）引用的对象。

　　注：第一和第四种都是指的方法的本地变量表，第二种表达的意思比较清晰，第三种主要指的是声明为final的常量值。

　　在根搜索算法的基础上，现代虚拟机的实现当中，垃圾搜集的算法主要有三种，分别是标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法。这三种算法都扩充了根搜索算法，不过它们理解起来还是非常好理解的。