《深入理解Java虚拟机》学习笔记
一、走近Java
Java的优点：
（1）提供了相对安全的内存管理和访问机制，避免了绝大部分的内存泄露和指针越界问题。
（2）实现了热点代码检测和运行时编译及优化。
Java的一些历史：
98年出了JDK1.2，java技术体系被拆分为3个方向：
J2SE:面向桌面应用开发
J2ME：面向手机等移动终端
J2EE：面向企业级开发
99年发布的HotSpot虚拟机成为了JDK1.3之后的默认虚拟机。
JDK1.5在java语法易用性上做出了非常大的改进：自动装箱，泛型，枚举，可变长参数，foreach循环，动态注解等。还提供了并发包。
从JDK1.5开始，公开版本号改为JDK5 JDK6，JDK1.5这样的名称只有在程序员内部使用的开发版本号才继续沿用。
从JDK1.6开始，终结了J2EE这样的命名方式，采用Java EE 6，Java SE 6这样的命名方式。
Java 8中，将提供Lambda支持，将会极大改善目前java不适合函数式编程的现状。
函数式编程接近自然语言，易于编程，适合并行运行。
目前Java程序运行在64位的虚拟机上需要付出较大的额外代价，许多企业应用仍然选择使用虚拟集群等方式继续在32位虚拟机中进行部署。
二、Java内存区域
C/C++，需要担负每一个对象生命开始到终结的维护责任。
java在虚拟机自动内存管理机制的帮助下，不需要为每一个对象去写delete/free代码，不容易出现内存泄露，内存溢出问题。
运行时数据区域：
包括程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈，方法区，堆
程序计数器：
是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的程序计数器，这类内存也称为“线程私有”的内存。
正在执行java方法的话，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址。如果还是Native方法，则为空。
这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
Java虚拟机栈：
也是线程私有的。
每个方法在执行的时候会创建一个栈帧，存储了局部变量表，操作数栈，动态链表，方法出口等。
每个方法从调用到执行完毕，对应一个栈帧在虚拟机栈中的入栈和出栈。
通常所说的栈，一般是指虚拟机栈中的局部变量表部分。
局部变量表所需的内存在编译期间完成分配。
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，则*Error。
如果虚拟机栈可以动态扩展，扩展到无法申请足够的内存，则OutOfMemoryError。
本地方法栈：
和虚拟机栈类似，主要为虚拟机使用到的Native方法服务。
也会抛出*Error和OutOfMemoryError。
Java堆：
被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建，用于存放对象实例。
堆可以按照可扩展来实现（通过-Xmx和-Xms来控制）
当堆中没有内存可以分配给实例，也无法再扩展时，则抛出OutOfMemoryError异常。
方法区：
被所有线程共享的一块内存区域。
用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量等。
这个区域的内存回收目标主要针对常量池的回收和对类型的卸载。
当方法区无法满足内存分配需求时，则抛出OutOfMemoryError异常。
运行时常量池：
是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。
当常量池无法再申请到内存时，则抛出OutOfMemoryError异常。
直接内存：
不是运行时数据区的一部分，但也可能抛出OutOfMemoryError异常。
在JDK1.4中新加入的NOI类，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数直接分配堆外内存，
然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。
对象的创建：
指针碰撞：所有用过的内存在一边，空闲内存在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，
分配内存就是把指针往空闲内存那边挪一段与对象大小相等的距离。在使用Serial，ParNew等收集器，
（也就是用复制算法，标记-整理算法的收集器），分配算法通常采用指针碰撞。
空闲列表：虚拟机维护一个列表，记录哪些内存是可用的，分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象，并更新列表。
使用CMS这种基于标记-清除算法的收集器，通常用空闲列表。
内存分配完之后，虚拟机要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就直接使用。
对象的内存布局：
对象在内存中可分为3个部分，对象头，实例数据，对齐填充。
对象头的第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如对象的哈希码，GC分代年龄，锁状态标志，线程持有的锁等。
另一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，通过这个来确定这个对象是哪个类的实例。
实例数据是对象真正存储的有效信息。
对象的访问定位：
程序要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。对象的访问方式有使用句柄和直接指针。
使用句柄：java堆会划分一块内存作为句柄池，reference中存的是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象的实例数据的地址和类型数据的地址（在方法区）。
优点：对象被移动，reference不用修改，只会改变句柄中保存的地址。
使用直接指针：reference中存的是对象的地址，对象中分一小块内存保存类型数据的地址。优点：速度快。
三、垃圾收集器与内存分配策略
垃圾回收主要针对java堆和方法区。
判断对象是否还存活：
引用计数算法：每当一个地方引用一个对象，计数器就加1，引用失效的时候，计数器就减1。当计数器为0的时候就表示对象不会再被使用。
缺点：难以解决对象之间相互循环引用的问题。
可达性分析算法（主流）：用过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，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时，则此对象是不可用的。
四大引用：
jdk1.2之后，将引用分为强引用，软引用，弱引用，虚引用，4种强度依次逐渐减弱。
强引用： 强引用是使用最普遍的引用。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，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。
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。比如网页缓存、图片缓存等。使用软引用能防止内存泄露，增强程序的健壮性。
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。
在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，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。
回收方法区：
主要回收两部分：废弃常量和无用的类。
无用的类：该类所有的实例都已经被回收，java堆中不存在该类的任何实例。
加载该类的ClassLoader已经被回收。
该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法通过反射访问该类方法。
废弃常量：例如“abc”常量没有任何对象引用它，也没有其他地方引用了这个字面量。
垃圾收集算法：
标记-清除算法：首先标记所有需要回收的对象，标记完后在同一回收。
缺点：效率不高。标记清除后会产生大量不连续的内存碎片。空间碎片太多会导致以后分配较大对象时，需要提前触发一次垃圾回收。
复制算法：用于回收新生代。将一块内存上还存活的对象复制到另一块上，再一次清除之前的那块。
通常用一块较大的Eden空间，和两块较小的Survivor空间。
标记-整理算法：用于回收老年代。标记后，让存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
分代收集算法：将java堆分为新生代和老年代，新生代只有少量存活，采用复制算法。
而老年代有大批存活，所以采用标记-整理算法或者标记-清除算法。
（未完待续。。。）