一、JVM記憶體模型

1.Java堆（Heap）

是Java虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊。Java堆是被所有執行緒共享的一塊記憶體區域，在虛擬機器啟動時建立。此記憶體區域的唯一目的就是存放物件例項，幾乎所有的物件例項都在這裡分配記憶體。

2.方法區（Method Area）

方法區（Method Area）與Java堆一樣，是各個執行緒共享的記憶體區域，它用於儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等資料。

3.程式計數器（Program Counter Register）

程式計數器（Program Counter Register）是一塊較小的記憶體空間，它的作用可以看做是當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。

4.虛擬機器棧（JVM Stacks）

與程式計數器一樣，Java虛擬機器棧（Java Virtual Machine Stacks）也是執行緒私有的，它的生命週期與執行緒相同。虛擬機器棧描述的是Java方法執行的記憶體模型：每個方法被執行的時候都會同時建立一個棧幀（Stack Frame）用於儲存區域性變數表、運算元棧、動態連線、 方法返回地址。每一個方法被呼叫直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機器棧中從入棧到出棧的過程。

5.本地方法棧（Native Method Stacks）

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機器棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機器棧為虛擬機器執行Java方法（也就是位元組碼）服務，而本地方法棧則是為虛擬機器使用到的Native方法服務。

二、 JVM的生命週期

1.啟動：

啟動一個Java程式時，一個JVM例項就產生了，任何一個擁有public static voidmain(String[] args)函式的class都可以作為JVM例項執行的起點。

2.執行：

main()作為該程式初始執行緒的起點，任何其他執行緒均由該執行緒啟動。JVM內部有兩種執行緒：守護執行緒和非守護執行緒，main()屬於非守護執行緒，守護執行緒通常由JVM自己使用，java程式也可以表明自己建立的執行緒是守護執行緒。

3消亡：

當程式中的所有非守護執行緒都終止時，JVM才退出；若安全管理器允許，程式也可以使用Runtime類或者System.exit()來退出。

三、JVM記憶體

Java把記憶體分兩種：棧記憶體和堆記憶體。簡單來講，堆記憶體用於存放有new建立的物件和陣列，在堆中分配的記憶體，有java虛擬機器自動垃圾回收器來管理。而棧記憶體由使用的人向系統申請，申請人進行管理。

JVM堆記憶體

年輕代（YoungGen）、老年代（OldGen）
年輕代兩部分：
Eden(生成區）、Survivor(倖存區）
Survivor兩部分：FromSpace、ToSpace
Eden區佔大容量，
Eden:From Survivor:To Survivor預設比例8：1：1。

JVM非堆記憶體（方法區）

jdk8之前，存在著永久代/持久代（PermGen）
jdk8，永久代被元空間（meatspace）取代。但是元空間並不在虛擬機器中，而是使用本地記憶體。因此，預設情況下，元空間的大小僅受本地記憶體限制。
為什麼用元空間取代永久代？
字串存在永久代中，容易出現效能問題和記憶體溢位
為融合HotSpot JVM與JRockit JVM（新JVM技術）而做出的改變

記憶體申請過程：

VM會試圖為相關Java物件在年輕代的Eden區中初始化一塊記憶體區域。
當Eden區空間足夠時，記憶體申請結束。否則執行下一步。
JVM試圖釋放在Eden區中所有不活躍的物件（Young GC）。釋放後若Eden空間仍然不足以放入新物件，JVM則試圖將部分Eden區中活躍物件放入Survivor區。
Survivor區被用來作為Eden區及年老代的中間交換區域。當年老代空間足夠時，Survivor區中存活了一定次數的物件會被移到年老代。
當年老代空間不夠時，JVM會在年老代進行完全的垃圾回收（Full GC）。
Full GC後，若Survivor區及年老代仍然無法存放從Eden區複製過來的物件，則會導致JVM無法在Eden區為新生成的物件申請記憶體，即出現“Out of Memory”。

四、Java中的四種引用型別級別

物件的引用四種級別由高到低：強引用、軟引用、弱引用、虛引用

1.強引用

我們寫程式碼使用的物件就是強引用，它有其他物件或方法、變數等等指向它的引用
如果一個物件被擁有強引用，那麼垃圾回收器絕不會回收它。當記憶體空間不足，Java 虛擬機器寧願丟擲 OutOfMemoryError 錯誤，使程式異常終止，也不會靠隨意回收具有強引用的物件來解決記憶體不足問題。

2.軟引用

如果一個物件只具有軟引用，那麼如果記憶體空間足夠，垃圾回收器就不會回收它，如果記憶體空間不足了，就會回收這些物件的記憶體。只要垃圾回收器沒有回收它，該物件就可以被程式使用。軟引用可用來實現記憶體敏感的快取記憶體。
軟引用可以和一個引用佇列（ReferenceQueue）聯合使用，如果軟引用所引用的物件被垃圾回收，Java 虛擬機器就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用佇列中。

3.弱引用

如果一個物件只具有弱引用，那該類就是可有可無的物件，因為只要該物件被 gc 掃描到了隨時都會把它幹掉。弱引用與軟引用的區別在於：只具有弱引用的物件擁有更短暫的生命週期。在垃圾回收器執行緒掃描它所管轄的記憶體區域的過程中，一旦發現了只具有弱引用的物件，不管當前記憶體空間足夠與否，都會回收它的記憶體。不過，由於垃圾回收器是一個優先順序很低的執行緒， 因此不一定會很快發現那些只具有弱引用的物件。
弱引用可以和一個引用佇列（ReferenceQueue）聯合使用，如果弱引用所引用的物件被垃圾回收，Java 虛擬機器就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用佇列中。
如果一個物件只具有弱引用，那該類就是可有可無的物件，因為只要該物件被 gc 掃描到了隨時都會把它幹掉。弱引用與軟引用的區別在於：只具有弱引用的物件擁有更短暫的生命週期。在垃圾回收器執行緒掃描它所管轄的記憶體區域的過程中，一旦發現了只具有弱引用的物件，不管當前記憶體空間足夠與否，都會回收它的記憶體。不過，由於垃圾回收器是一個優先順序很低的執行緒， 因此不一定會很快發現那些只具有弱引用的物件。

4.虛引用

"虛引用"顧名思義，就是形同虛設，與其他幾種引用都不同，虛引用並不會決定物件的生命週期。如果一個物件僅持有虛引用，那麼它就和沒有任何引用一樣，在任何時候都可能被垃圾回收。虛引用主要用來跟蹤物件被垃圾回收的活動。
虛引用與軟引用和弱引用的一個區別在於：虛引用必須和引用佇列（ReferenceQueue）聯合使用。當垃圾回收器準備回收一個物件時，如果發現它還有虛引用，就會在回收物件的記憶體之前，把這個虛引用加入到與之關聯的引用佇列中。程式可以通過判斷引用佇列中是否已經加入了虛引用，來了解被引用的物件是否將要被垃圾回收。程式如果發現某個虛引用已經被加入到引用佇列，那麼就可以在所引用的物件的記憶體被回收之前採取必要的行動。

常用引數

-verbose:class
輸出jvm載入類的相關資訊，當jvm報告說找不到類或者類衝突時可此進行診斷。
-verbose:gc
輸出每次GC的相關情況。
-verbose:jni
輸出native方法呼叫的相關情況，一般用於診斷jni呼叫錯誤資訊。

-Xms512m
設定JVM初始記憶體為512m。此值可以設定與-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成後JVM重新分配記憶體。
-Xmx512m
設定JVM最大可用記憶體為512M。
-Xmn200m
設定年輕代大小為200M。整個堆大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小為64m，所以增大年輕代後，將會減小年老代大小。此值對系統效能影響較大，Sun官方推薦配置為整個堆的3/8。
-Xss128k
設定每個執行緒的堆疊大小。JDK5.0以後每個執行緒堆疊大小為1M，以前每個執行緒堆疊大小為256K。更具應用的執行緒所需記憶體大小進行調整。在相同實體記憶體下，減小這個值能生成更多的執行緒。但是作業系統對一個程式內的執行緒數還是有限制的，不能無限生成，經驗值在3000~5000左右。
-Xloggc:file
與-verbose:gc功能類似，只是將每次GC事件的相關情況記錄到一個檔案中，檔案的位置最好在本地，以避免網路的潛在問題。
若與verbose命令同時出現在命令列中，則以-Xloggc為準。
-Xprof
跟蹤正執行的程式，並將跟蹤資料在標準輸出輸出；適合於開發環境除錯。

效能調優引數列表：

引數及其預設值
描述
-XX:LargePageSizeInBytes=4m
設定用於Java堆的大頁面尺寸
-XX:MaxHeapFreeRatio=70
GC後java堆中空閒量佔的最大比例
-XX:MaxNewSize=size
新生成物件能佔用記憶體的最大值
-XX:MaxPermSize=64m
老生代物件能佔用記憶體的最大值
-XX:MinHeapFreeRatio=40
GC後java堆中空閒量佔的最小比例
-XX:NewRatio=2
新生代記憶體容量與老生代記憶體容量的比例
-XX:NewSize=2.125m
新生代物件生成時佔用記憶體的預設值
-XX:ReservedCodeCacheSize=32m
保留程式碼佔用的記憶體容量
-XX:ThreadStackSize=512
設定執行緒棧大小，若為0則使用系統預設值
-XX:+UseLargePages
使用大頁面記憶體