JVM知识点——Jvm内存相关考点

Jvm的知识点汇总共6个大方向：内存模型、类加载机制、GC垃圾回收是比较重点的内容。性能调优部分偏重实际应用，重点突出实践能力。编译器优化和执行模式部分偏重理论基础，主要掌握知识点。

各个部分的内容如下： 1＞内存模型部分：程序计数器、方法区、堆、栈、本地方法栈的作用，保存哪些数据；

2＞类加载部分：双亲委派的加载机制以及常用类加载器分别加载哪种类型的类；

3＞GC部分：分代回收的思想和依据，以及不同垃圾回收算法实现的思路、适合的场景；

4＞性能调优部分：常用的jvm优化参数的作用，参数调优的依据，要了解常用的jvm分析工具能分析哪类问题，以及使用方法；

5＞执行模式部分：解释、编译、混合模式的优缺点，了解java7提供的分层编译技术。需要知道JIT即时编译技术和OSR也就是栈上替换，知道C1、C2编译器针对的场景，其中C2针对server模式，优化更激进。在新技术方面可以了解一下java10提供的由java实现的graal编译器。

6＞编译优化部分：前端编译器javac的编译过程、AST抽象语法树、编译期优化和运行期优化。编译优化的常用技术，包括公共子表达式的消除、方法内联、逃逸分析、栈上分配、同步消除等。明白了这些才能写出对编译器友好的代码。

Jvm的内容相对来说比较集中，但是对知识深度的掌握要求较高，建议面试前重点加强。

jvm内存模型主要指运行时的数据区，包括5个部分。

栈也叫方法栈，是线程私有的，线程在执行每个方法时都会同时创建一个栈帧，用来存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。调用方法时执行入栈，方法返回时执行出栈。

本地方法栈与栈类似，也是用来保存线程执行方法时的信息，不同的是，执行java方法使用栈，而执行native方法使用本地方法栈。

程序计数器保存着当前线程所执行的字节码位置，每个线程工作时都有一个独立的计数器。程序计数器为执行java方法服务，执行native方法时，程序计数器为空。

栈、本地方法栈、程序计数器这三个部分都是线程独占的。

堆是jvm管理的内存中最大的一块，堆被所有线程共享，目的是为了存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配。当堆内存没有可用的空间时，会抛出OOM异常。根据对象存活的周期不同，jvm把堆内存进行分代管理，由垃圾回收器来进行对象的回收管理。

方法区也是各个线程共享的内存区域，又叫非堆区。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，

jdk1.7中的永久代和1.8中的metaspace都是方法区的一种实现。

面试回答此知识点相关问题时，要答出两个要点：一个是各部分的功能，另一个是哪些线程共享，哪些独占。

jmm是java内存模型，与刚才讲到的jvm内存模型是两回事，jmm的主要目标是定义程序中变量的访问规则，如图所示，所有的共享变量都存储在主内存中共享。每个线程有自己的工作内存，工作内存中保存的是主内存中变量的副本，线程对变量的读写等操作必须在自己的工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。

在多线程进行数据交互时，例如线程a给一个共享变量赋值后，由线程b来读取这个值，a修改完变量是修改在自己的工作区内存中，b是不可见的，只有从a的工作区写回到主内存，b再从主内存读取到自己的工作区才能进行进一步的操作。由于指令重排序的存在，这个写-读的顺序有可能被打乱。

因此jmm需要提供原子性、可见性、有序性的保证。

主要介绍下jmm如何保证原子性、可见性，有序性。

jmm保证对除long和double外的基础数据类型的读写操作是原子性的。另外关键字Synchronized也可以提供原子性保证。Synchronized的原子性是通过java的两个高级的字节码指令monitorenter和monitorexit来保证的。
jmm可见性的保证，一个是通过Synchronized，另外一个就是volatile。volatile强制变量的赋值会同步刷新回主内存，强制变量的读取会从主内存重新加载，保证不同的线程总是能够看到该变量的最新值。
jmm对有序性的保证，主要通过volatile和一系列happens-before原则。volatile的另一个作用就是阻止指令重排序，这样就可以保证变量读写的有序性。

happens-before原则包括一系列规则，如程序顺序原则，即一个线程内必须保证语义串行性；锁规则，即对同一个锁的解锁一定发生在再次加锁之前；此外还包括happens-before原则的传递性、线程启动、中断、终止规则等。

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