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java中JVM虛擬機內存模型詳細說明
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JVM的內部結構如下圖：
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一個優秀Java程序員，必須了解Java內存模型、GC工作原理，以及如何優化GC的性能、與GC進行有限的交互，有一些應用程序對性能要求較高，例如嵌入式系統、實時系統等，只有全面提升內存的管理效率，才能提高整個應用程序的性能。
本文將從JVM內存模型、GC工作原理，以及GC的幾個關鍵問題進行探討，從GC角度提高Java程序的性能。
1 java內存分為：
程序計數器(當前線程所執行字節碼的行號指示器，字節碼解釋器要通過改變這個計數器的值來選擇下一條字節碼指令，分支、循環、異常處理等。每條線程都有一條獨立的程序計數器，屬于線程私有的內存區)、
java虛擬機棧(也是線私有的，存儲局部變量、操作棧，每個方法執行時創建一個棧幀，執行過程就是棧的出棧入棧操作)、
本地方法棧(執行native方法)、
年輕代堆(eden、from survivor、to survivor)、年老代堆(經過幾次垃圾回收，保存下來的)、
持久代堆(也叫方法區，保存常量池和類型數據信息，不會被回收)、
直接內存(使用native方法直接分配堆外內存，再通過堆內的DirectByteBuffer作為這塊內存的引用進行操作)
2 對象訪問有兩種：通過句柄池和直接通過指針，句柄池的好處是垃圾回收后，不需要改變對象引用，只要改變句柄引用;直接指針的好處是效率較高。
引用《深入java虛擬機第二章》
解釋了minor gc和major gc，和兩個survivor區之于復制收集算法的意義
3 jvm內存機制
java內存中的四種引用解析，強引用、弱引用、軟引用、虛引用
4 垃圾回收算法
4.1 引用計數，效率高，但是無法解決無用對象循環引用的問題。及時引用計數大于0，但卻不可用。
4.2 根對象可達，java虛擬機使用的方式。可以作為根對象的有：虛擬機棧幀中引用的對象，方法區中(持久區)類靜態屬性引用的對象(類靜態屬性在創建實例之前就已經為這個屬性分配好空間，創建好實例，在所有的類實例中共享)，方法區中常量引用的對象(比如常量字符串)，本地方法棧中引用的對象(native方法)。
4.3 引用強度，強(即傳統理解的引用，obj=new obj())，軟(softReference，在內存溢出之前，GC會將這部分納入回收范圍，進行二次回收，如果還是沒有足夠內存，那么OOM)，弱(weakReference,一旦GC進行回收，無論內存是否充足都會被回收)，虛(有虛引用不會影響生命周期，無法通過虛引用來獲得一個對象，唯一作用是對象被回收時能得到一個系統通知，PhantomReference)
4.4 對象在回收之前會調用僅有一次finalize()，可以在finalize中自救，把自己被引用。只有當對象覆蓋finalize()方法才會被放入執行finalize()的隊列。不建議使用這個，可以用try{} finally代替。
4.5 java回收算法
標記清除法，效率低下，會產生內存碎片。
復制收集算法，較為主流的算法，分區，eden,survivor，將未被回收的對象移動到survivor區，然后一次性清理eden區。這種算法適用于對象存活率不高的情況，要犧牲一部分分配空間，一般來說eden:survivor=8:1。
當對象存活率很高的時候，復制收集算法的效率會出現問題，所以有了標記-整理算法。把所有存活對象整理到一端，再把另一端直接清理掉。
分代算法，java內存一般都分為新生代和年老代，根據兩個區域對象存活率的特點，分別采用了復制-收集算法和標記-清理(標記-整理)算法。
4.6 垃圾收集器
serial收集器，單線程收集。很可惡，會停掉其他用戶線程。糟糕的用戶體驗。但是適用于client端，因為產生的垃圾量少，回收快，幾十毫秒解決。
parNew收集器，和serial一樣。區別是收集時采用多線程機制。
CMS收集器，可以讓收集線程和用戶線程并發執行，可惜的是作為年老代的收集器，只能和上面兩個不靠譜的收集器一起配合使用。它是以最短停頓時間為目標的年老代收集器，使用mark-sweep算法(標記-清除)。回收步驟是初始標記(stop world),并發標記，重新標記(stop world)，并發清除。stop world的時間很短，所以可以認為是用戶線程并發的收集器。
parallel scavenge收集器，是并發收集器，可以和用戶線程并存。可以通過參數控制吞吐量=用戶線程時間/(用戶時間+垃圾收集時間)，前臺程序適用低吞吐量，減少用戶操作每次停頓的時間;而后臺程序適用于高吞吐量，盡快完成后臺的計算。也稱作吞吐量優先收集器。該收集器還能設置自適應模式，會根據實際情況動態調整吞吐量。
serial old收集器和serial一樣，用于年老代收集。使用標記整理算法。
parallel old收集器，用于和parallel scavenge配合使用的年老代收集器，是parallel scavenge的最佳搭檔。
G1(garbage first)收集器，最前沿的，jdk1.6進入試用期。采用標記-整理算法，并且對新生區分區，分區有不同的優先級，優先收集內存較滿的區域。有著很高的并發和較低的停頓，也算是敏捷的一種收集器。
5 基本經驗
minor gc是運行在新生代的gc，major GC是運行在年老代的GC，比minor慢十倍。
大對象很有可能直接進入年老代，程序中盡量避免短命大對象(數組、列表)。
一次minor沒被收集，從eden進入survivor，每過一次GC,survivor加一歲，直到N歲進入年老區。
根據GC的工作原理，我們可以通過一些技巧和方式，讓GC運行更加有效率，更加符合應用程序的要求。一些關于程序設計的幾點建議：
1)最基本的建議就是盡早釋放無用對象的引用。大多數程序員在使用臨時變量的時候，都是讓引用變量在退出活動域(scope)后，自動設置為 null.我們在使用這種方式時候，必須特別注意一些復雜的對象圖，例如數組，隊列，樹，圖等，這些對象之間有相互引用關系較為復雜。對于這類對象，GC 回收它們一般效率較低。如果程序允許，盡早將不用的引用對象賦為null，這樣可以加速GC的工作。
2)盡量少用finalize函數。finalize函數是Java提供給程序員一個釋放對象或資源的機會。但是，它會加大GC的工作量，因此盡量少采用finalize方式回收資源。
3)如果需要使用經常使用的圖片，可以使用soft應用類型。它可以盡可能將圖片保存在內存中，供程序調用，而不引起OutOfMemory.
4)注意集合數據類型，包括數組，樹，圖，鏈表等數據結構，這些數據結構對GC來說，回收更為復雜。另外，注意一些全局的變量，以及一些靜態變量。這些變量往往容易引起懸掛對象(dangling reference)，造成內存浪費。
5)當程序有一定的等待時間，程序員可以手動執行System.gc()，通知GC運行，但是Java語言規范并不保證GC一定會執行。使用增量式GC可以縮短Java程序的暫停時間。
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