HotSpot JVM虚拟机的基础知识

    虚拟机——本文专门针对HotSpot JVM——的主要组成部分：

        程序计数器：每一个线程都有一个是独立的私有程序计数器，它保存有该线程要执行的下一条指令的内存地址。
        JAVA 虚拟机栈： JVM Stack也是线程私有的，每一个线程都会在该栈中独占一块儿区域。它描述了JAVA方法执行的内存模型：每次线程调用一个方法的时候都会在自己的线程栈内创建一个栈帧(Stack Frame)，用于保存局部变量表、方法的出口等信息，每一个方法从调用到执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
        程序员口中经常说的栈(Stack)就是指虚拟机栈。栈是JVM的运行时单位。
        JAVA 堆：对大多数应用来说，JAVA Heap是JAVA虚拟机所管理的内存中最大的一块儿区域，该区域为所有线程公用，程序在运行时产生的几乎所有对象都保存在堆中。
        JAVA 虚拟机规范中是这样描述Heap的：所有的对象十里河数组都要在对上分配(The heap is rhe runtime data area from which memory for all class instances and arrays is allocated.)，但随着JIT编译器的发展和逃逸分析技术的逐渐成熟，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，所有对象都分配在堆上方也渐渐变得不那么“绝对”了。
        程序员口中经常说的堆就是指该部分，它是JVM的存储的单位。JAVA Heap是java 垃圾收集器管理的主要区域，很多时候也被称为“GC堆”。
        方法区：和Heap堆一样也是被各个线程共享的一块儿内存区，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；虽然虚拟机规范将该区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个叫“非堆(non-Heap)”的别名，与Java Heap区分。
        对于很多使用HotSpot JVM做开发和部署的程序原来说，方法区被叫做“永久代”，实际上只是因为HotSpot JVM把GC的分代收集算法扩展至方法区，或者使用永久代来实现方法区而已。其他几个虚拟机产品并没有“永久代”这一说儿。
        运行时常量池：Runtime Constant Pool是方法去的一部分。Class文件中处了有累的字段、方法、接口、版本等描述信息外，还有一项信息是常量池Constant Pool Table，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分信息将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

        OutOfMemoryError异常和StackOverflowError异常
        首先说StackOverflowError，它是在JVM Stack内存不足时产生的异常。JVM规范是这样描述StackOverflowError异常的：当线程请求的栈的深度大于虚拟机所允许的最大深度时，将抛出StackOverflowError异常。当不能线程不能再在栈中压入新的栈帧(Stack Frame)时，就会产生StackOverflowError异常。
        当不能生成新的JAVA线程或不能向线程栈中压入新的栈帧(即JAVA线程不能再调用方法)时，就会产生StackOverflowError。
        对于OutOfMemoryError异常来说，以下几种情况可以导致OOM：
        1、物理内存太小，如本机内存直接溢出；
        2、堆大小设置不合理，如运行时常量池溢出、方法区溢出等；
        3、代码逻辑有问题，使大量的对象不能正常释放；
以上三种情况都会引起OutOfMemoryError。

        Hotspot JVM怎么判断对象是否死亡
        我们都知道，JAVA垃圾收集器只会回收已“死亡”的对象。那么JVM是怎么知道一个对象是否已经“死亡”，换句话说JVM是通过什么算法来断定一个对象的状态？“生存还是死亡，这是个大问题”，判断错误，就会引起大灾难。
        Hotspot JVM有两种算法来判断堆中的对象的状态的：
        1、引用计数法：每个对象中都有一个引用计数器，每当被引用时，计数器值就加1；当一个引进用失效时，计算器就减1；任何计数器值为0的对象就是不在被使用的，这样的对象就表示已“死亡”的对象，要被JVM垃圾收集器回收的。
        引用计数法的优缺点：实现简单，效率很高；但是该算法有一个比较突出的问题：如两个对象除了互相引用外，没有其他对象对二者的引用，那么由于计算器的值都为1，那这连个对象就“永远”不会被垃圾收集器正常回收。如下图示：

        2、根搜索算法：在主流的商用程序语言中，都是使用根搜索算法来判断对象是否存活。该算法的基本思路就是：通过一系列的叫“GC Roots”的对象做起点，从这些节点开始搜索，搜索走过的路径将引用链，当一个对象没有和GC Roots的引用链有任何相连时，就可断定该对象不可用，可以被垃圾收集器回收。
        在JAVA语言中，可作为GC Roots的对象有以下几种：
        1、虚拟机栈中引用的变量；
        2、方法区中的类静态属性引用的对象；
        3、方法区中常量引用的对象；
        4、本地方法栈中JNI的引用的对象。