深入了解虚拟机过去和现在的JVM内存区域，为什么要了解虚拟机
1 .编写更好更强健的Java程序(区块链1.0比特币2.0以太坊-EVM )2.提高Java APP的性能，排除问题3 .面试中一定要问
前言
虚拟机的历史记录1. HotSpot VM (现在使用最广泛的Java虚拟机) () ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。
2. JRockit VM被称为“世界上最快的Java虚拟机”)
3. J9 VM
4 .戴尔欢跃虚拟机
Hotspot是什么意思？ 热代码检测技术，及时的编译器(找到最有价值的代码，如果代码使用量很大，将这些代码编译成代价高昂的代码。
华为部分项目的J9
谷歌(谷歌主要开发语言也是Java ) :谷歌安卓Dali VK VM，后面的课程中分别具体介绍DVM。 理解了JVM之后，就更容易理解DVM了。
未来的Java技术
模块化：OSGi使用最多，应用水平是微服务、互联网的发展方向
混合语言： JVM可以运行多种语言
丰富的语法： JDK5提出自动装箱、通用(用并发编程叙述)、动态注释等语法。 对JDK7二进制文件的本机支持。 从树型容器到树型资源
64位：同一程序的64位内存消耗略多于32位，但支持大容量内存，因此虚拟机完全迁移至64位。
更强大的垃圾回收： JDK 11zgc (TB级内存循环(彩色指针、负载屏障)
运行时数据区
抽象的概念、内部实现依赖于寄存器、缓存、主存储器
计算机=指令数据
虚拟机堆栈、本地方法堆栈、程序计数器：指令关联
堆，方法：数据相关
程序计数器
理解说明：内存空间小，当前线程正在执行的字节码的行号指示符； 线程之间的独立存储，互不影响(面试时可能会被询问为什么需要) ) )。程序计数器：当前线程正在执行的字节码指令的地址(行号) ) )。
为什么需要程序计数器(面试)
1. Java是多线程，意味着线程的切换
2 .用多线程保证程序的正常执行
栈
堆栈(堆栈)数据结构)特征)先进后出(最后出) )。只有一个入口和一个出口
进入堆栈
离开堆栈
为什么JVM要使用堆栈？ (面试)
与JAVA方法之间的调用非常一致。 一般的解释是在方法中调用另一个方法。
虚拟机栈
虚拟机堆栈：每个线程都是专用的。 线程运行后，将在每个方法运行时打包到堆栈框架中。 存储信息，如局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口，然后将其放入栈中。 每个运行的当前方法是虚拟机堆栈顶部的堆栈帧。 此方法的执行对应于堆栈帧进入或离开虚拟机堆栈的过程。 (简单说明：存储当前线程执行所需的数据、指令和返回地址)堆栈的大小默认为1M，可以通过-XSS参数进行调整。 例如，可以调整为-xss256k堆栈帧(每个方法在运行时创建堆帧)
堆栈帧也可以分为局部变量表、操作数堆栈、动态连接和返回地址
局部变量表：焦急的帅哥，那是局部变量表，用来存储我们的局部变量。 首先，这是32位的长度，主要存储Java的8种基本数据类型。 一般来说，可以保存32位。 如果是64位，使用高低位占有2个也可以保存。 对于局部对象(如我们的对象)，只需要存储一个引用。
操作数据堆栈：存储用我们的方法执行的操作的数量。 那就是堆栈。 先进先出结构和操作数堆栈用于操作。 操作元素可以是任何Java数据类型。 因此，我们知道，方法启动后不久，该方法的操作数堆栈就为空，操作数堆栈的方法将执行于堆栈/堆栈外的操作
动态连接：Java语言特性多态性(需要类加载、运行时决定的具体方法)、动态特性) Groovy、JS、动态代理
）返回地址:正常返回（调用程序计数器中的地址作为返回）、异常的话（通过异常处理器表<非栈帧中的>来确定）
直接内存
它不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区；
1.如果使用NiO，这个区域将经常使用，在java堆内可以用directByteBuffer对象直接引用并操作；
2.这块内存不受java堆大小的限制，但受本机总内存的限制，可以通过-XX:MaxDirectMemorySize来设置（默认与堆内存最大值一样），所以也会出现OOM异常。
站在线程角度来看
深入辨析堆和栈
功能
以栈帧的方式存储方法调用的过程，并存储方法调用过程中基本数据类型的变量（int、short、long、byte、float、double、boolean、char等）以及对象的引用变量，其内存分配在栈上，变量出了作用域就会自动释放；
方法调用过程以栈帧的形式存储，并存储方法调用过程中基本数据类型的变量（int、short、long、byte、float、double、Boolean、char等）以及对象的引用变量，其内存分配在栈上，变量出了作用域就会自动释放；
堆内存用于在Java中存储对象。无论是成员变量、局部变量还是类变量，它们指向的对象都存储在堆内存中；
线程独享还是共享
栈内存归属于单个线程，每个线程都会有一个栈内存，其存储的变量只能在其所属线程中可见，即栈内存可以理解成线程的私有内存。
栈内存属于单个线程，每个线程都会有一个栈内存，而其存储的变量只能在自己的线程中看到，也就是说，栈内存可以理解为线程的私有内存。
堆内存中的对象对所有线程都可见。堆内存中的对象可以被所有线程访问。
空间大小
堆内存比堆内存小得多，栈深度有限，可能发生StackOverFlowError问题。
栈溢出
参数：-Xss256k
java.lang.StackOverflowError 一般的方法调用很难出现，如果出现，要考虑是否存在无限递归。
虚拟机栈带给我们的启示：方法的执行因为要打包成栈栈，所以天生要比实现同样功能的循环慢，所以在树的遍历算法中：递归和非递归（由循环实现）都有存在的意义。递归代码简单，非递归代码复杂但速度快。
虚拟机中的对象
当虚拟机遇到新指令时：
1）检查加载
首先，执行相应的类加载过程。
2）分配内存
指针碰撞
接下来，虚拟机为新对象分配内存。为对象分配空间的任务相当于从Java堆中划分一定大小的内存。
如果Java堆中的内存是绝对规则的，所有使用的内存放在一边，空闲内存放在另一边，指针放在中间作为分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式称为“指针碰撞”。
空闲列表
如果Java堆中的内存是不规则的，使用的内存和空闲的内存是交错的，就没有办法简单地与指针发生碰撞。虚拟机必须维护一个列表，记录哪些内存块可用，在分配过程中找到足够大的空间将其划分到对象实例中，并更新列表上的记录。这种分配方式叫做“空闲列表”。
分配方式的选择取决于Java堆是否规则，Java堆是否规则取决于垃圾收集器是否具有压缩和整理功能。
并发安全
除如何划分可用空间之外，还有另外一个需要考虑的问题是对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使是仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的，可能出现正在给对象A分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。
除了如何划分可用空间外，还有一个需要考虑的问题是虚拟机中对象的创建非常频繁。即使是仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也不是线程安全的。可能出现正在给对象A分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。
CAS机制(Compare and swap)比较和交换
CAS操作需要输入两个值，一个旧值a（预期操作之前的值）和一个新值B。在操作过程中，会比较旧值是否有任何变化。如果没有变化，将交换新值。否则，将不进行交换
解决并发安全问题有两种方案，一种是对分配内存空间的动作进行同步处理——实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性；
有两种方法可以解决并发安全问题。一是同步分配内存空间的动作。实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性；
分配缓冲
另一种是根据线程将内存分配划分为不同的空间，即每个线程预先在Java堆中分配一小块私有内存，称为线程本地分配缓冲区（thread local allocation buffer，TLAB），如果虚拟机参数设置为-XX:UseTLAB，当线程初始化时，它也会申请一块内存指定大小的内存，仅由当前线程使用。这样，每个线程都单独拥有一个Buffer，如果它需要分配内存，它将在自己的Buffer中分配内存。这样，就不会有竞争，可以大大提高分配效率。当Buffer容量不足时，将从Eden区域重新申请一块继续使用。
TLAB的目的是为新对象分配内存空间，这样每个Java应用程序线程都可以使用自己的分配指针来分配空间，降低同步开销。
3）内存空间初始化
（注意不是构造方法））在完成内存分配之后，虚拟机需要将分配的内存空间初始化为零（例如int=0、Boolean=false等）。这一步确保了对象的实例字段可以直接在Java代码中使用，而无需指定初始值，并且程序可以访问这些字段的数据类型对应的零值。
4）设置
接下来，虚拟机需要对对象进行必要的设置，比如对象是哪个类实例，如何找到类的元数据信息，对象的哈希码，对象的GC分代年龄等信息。这些信息存储在对象的对象头中。
5）对象初始化
以上工作完成后，从虚拟机的视角来看，已经生成了一个新的对象，但是从Java程序的视角来看，对象的创建才刚刚开始，所有的字段仍然为零。因此，一般来说，在执行新的指令之后，对象将根据程序员的意愿进行初始化，从而可以完全生成真正可用的对象。
对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中，存储在内存中的对象的布局可以分为三个区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。
对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。
对象头的另一部分是类型指针，即对象指向其类元数据的指针，虚拟机通过该指针确定对象是哪个类实例。
第三部分对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对对象的大小必须是8字节的整数倍。当对象的其他数据部分没有对齐时，需要通过对齐填充来填充。