java程序员离不开虚拟机，一个好的程序必须是和虚拟机配合很好的程序，程序写的再牛逼，和虚拟机的特性不匹配，结果是弄巧成拙。你必须和虚拟机谈一场恋爱，要想谈好恋爱，你就得了解虚拟机的结构、原理、特性。
一、虚拟机基础知识
1、虚拟机的分类
系统虚拟机和程序虚拟机；大名鼎鼎的Visual Box和VMware就是系统虚拟机，而JVM,也就是java虚拟机其实式程序虚拟机。
2、java虚拟机不止一种
Classic、Exact VM、HotSopt等都是JVM
3、查看自己电脑上虚拟机的默认参数
4、虚拟机的工作模式
Client和Server二选一。
默认情况下虚拟机会根据计算机操作系统的情况自动选择运行模式。
与Client相比，Server模式启动更慢，因为Server模式会尝试收集更多的系统性能信息，使用更复杂的优化算法对程序进行优化。
5、锁在虚拟机中的实现和优化
- 偏向锁
- 轻量级锁
- 膨胀锁
- 自旋锁
- 消除锁
在了解虚拟机内部对锁的支持之前，我们先了解一个概念：对象头。
什么是对象头？
在Java虚拟机的实现中每一个对象都有一个对象头，用来用来保存对象的系统信息。对象头中有一个Mark Word的部分，它是实现锁的关键。
以32位系统为例，普通对象的对象头如下所示：
hash:25 ---------------->| age:4 biased_lock:1 lock:2
它表示在Mark Word中有25位比特位表示对象的哈希值，4位表示对象的年龄，1位表示是否位偏向锁，2位表示锁的信息。
| 1 | 01 | 可偏向/未锁定 |
| 0 | 00 | 对象处于轻量级锁定 |
| 0 | 10 | 对象处于重量级锁定 |
| 0 | 01 | 普通的未锁定状态 |
偏向锁的核心思想是：如果程序没有竞争，则取消已经取得锁的线程同步操作。当某一锁被线程获取后，便进入偏向模式，当该线程再请求这个锁是，无需再进行相关的同步操作，从而节省了操作时间。如果在此之间其他线程进行锁的请求，则锁退出偏向模式。
举个例子：Boy AA（线程AA）追求一个Gril BB(资源),第一次追求需要写一份情书（锁）,Gril BB，同意后Gril BB在心里将Boy AA设置成男朋友，并设置成恋爱状态（偏向模式）。接下来Boy AA就可以使用这个Gril BB的内部资源（牵手、接吻等）。下次再牵手啥的接不用再写情书了。
但是如果Gril BB被另一个Boy CC给追求了，而且Gril BB同意了。那么她就退出了恋爱状态（偏向模式），因为她处于劈腿模式。
当锁对象处于偏向模式时，对象头会被记录获得锁的线程。这样，当该线程再次尝试获得锁时，通过Mark Word的线程信息就可以判断当前线程是否持有偏向锁。
偏向锁在少竞争的情况下，对系统吸能有一定的帮助。但是在竞争激烈的场景下，可以禁止使用偏向锁。
禁止偏向锁的设置方式：-XX:-UseBiasedLocking
二、分析java堆
本小节包括的内容：
- 常见的内存溢出原因及解决思路
- 有关java.lang.String的探讨
- 使用Visual VM分析堆
- 使用MAT分析堆
常见的内存溢出原因及解决思路
1、堆溢出
/**
* @program: data-structure
* @description: 堆溢出
* @author: Miller.FAN
* @create: 2019-12-04 20:38
**/
public class HeapOOM {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<byte[]> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i<100000; i++) {
list.add(new byte[1024*1024]);
}
}
}堆溢出：com.miller.datastructure.gcc.HeapOOM
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.miller.datastructure.gcc.HeapOOM.main(HeapOOM.java:15)
2、直接内存溢出
for (int j =0; j< 10000; j++) {
ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*1024);
System.out.println(j);
//System.gc();
}Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
3、过多线程导致OOM
由于线程的栈空间也是在堆外分配的，因此和直接内存非常相似，如果想让系统支持更多的线程，那么应该使用一个较小的堆空间。
另一个方法是使用参数：-Xss128k 指定线程的栈空间，如果一个线程的栈空间分配比较小，那么理应容纳更多的线程。前提是保证单个线程分配的栈空间是足够的。
4、永久区溢出
永久区是存放类元数据的区域。如果一个系统定义了太多的类型，那么永久区是有可能溢出的。JDK1.8中永久区被一块被称为元数据的区域代替，但是功能是类似的。
要解决元数据区溢出的问题，可以从以下三方面入手：
- 增加MaxPermSize的值；
- 减少系统需要的类的数量；
- 使用ClassLoader合理地装载各个类，并定期进行回收。
5、GC效率低下引起的OOM
此时，虚拟机会抛出的异常： GC overhead limit exceeded
如何解决GC效率低下造成的OOM问题呢？
- 更换虚拟机垃圾回收策略；
- 检查代码中是不是有过多的强引用；
