JVM架构
JVM = 类加载器(classloader) + 执行引擎(execution engine) + 运行时数据区(runtime data area)
内存分类
堆内存（Heap）
- 堆是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块，默认为物理内存1/4大小
- 堆是被所有线程共享的区域，在虚拟机启动时创建
- 堆里面存放的都是对象的实例（new 出来的对象都存在堆中）
- 我们平常所说的垃圾回收，主要回收的就是堆区
- 默认的，新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2
- 默认的，Eden : From : To = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 )
Thread Local Allocation Buffer （TLAB，线程本地分配缓冲区）
- 占用 Eden 区（缺省 Eden 的1%），默认开启，线程私有
- 优化多线程堆空间分配对象指针碰撞问题
非堆内存（NonHeap）
Metaspace
- JAVA8以后使用Metaspace替代了PermGen(永久代)，将元数据移动到了非堆内存中。默认为物理内存的1/64大小
- 当一个类被加载时，它的类加载器会负责在 Metaspace 中分配空间用于存放这个类的元数据
- 只有当这个类加载器加载的所有类都没有存活的对象，并且没有到达这些类和类加载器的引用时，相应的 Metaspace 空间才会被 GC 释放
- 释放 Metaspace 的空间，并不意味着将这部分空间还给系统内存，这部分空间通常会被 JVM 保留下来
- Metaspace 可能在两种情况下触发 GC：Metaspace需要扩容时、达到MaxMetaspaceSize时，所以通常把-XX:MetaspaceSize和-XX:MaxMetaspaceSize设置为相同的值（Metaspace默认大小只有21MB）
Compressed Class Space
- 压缩指针，指的是在 64 位的机器上，使用 32 位的指针来访问数据（堆中的对象或 Metaspace 中的元数据）的一种方式
- 它需要被分配一个连续的地址空间，因此在GC后释放的空间会被JVM保留，一定不会还给物理内存
- 默认大小是1G，但如果设置了-XX:MaxMetaspaceSize，则它的大小不会超过MaxMetaspaceSize
Direct Memory
- NIO(New Input/Output)类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的 I/O 方式，它可以使用 native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作
- 可以帮助JAVA实现零拷贝
- 默认大小为堆内存大小，可通过-XX:MaxDirectMemorySize设置
- 不会被GC，使用时要注意释放
线程共享与私有
堆外内存使用指标
used、capacity 、committed、reserved
committed、reserved
committed和reserved并不纯粹是JVM的概念，它和操作系统相关。
reserved是指，操作系统已经为该进程“保留”的。所谓的保留，更加接近一种记账的概念，就是操作系统承诺说一大块连续的内存已经是你这个进程的了。那么实际上这一大块内存有没有真实对应的物理内存，这时是不知道的，等进程committed的时候，进程真的要用这个连续地址空间的时候，操作系统才会分配真正的内存。所以，这也就是意味着，这个过程会失败。used、capacity
比如创建了一个可以存放20个元素的ArrayList，但是我实际上只放了10个元素，那么capacity就是20，而size就是10，这里的size和used就是一个概念。
Netty直接内存溢出
- 如果有手工分配了DataBuffer但是没有释放的时候，Netty会报警
ByteBuf.release()没有调用。 - 如果直接内存被占满无法继续分配到内存空间，会报出
OutOfDirectMemoryError的异常，大量的请求无法获取内存会导致应用挂掉，无法访问任何接口。
常见调优参数
| 参数名称 | 含义 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| -Xms | 初始堆大小 | 物理内存的1/64 | 默认空余堆内存小于40%时(MinHeapFreeRatio)，堆增大到-Xmx的值 |
| -Xmx | 最大堆大小 | 物理内存的1/4 | 默认空余堆内存大于70%时(MaxHeapFreeRatio)，堆减小到-Xms的值 |
| -Xmn | 年轻代大小 | 堆内存的1/3 | 此处的大小是eden+ 2 survivor space，增大年轻代后,将会减小年老代大小 |
| -Xss | 每个线程的堆栈大小 | 1M | |
| -XX:NewRatio | 年轻代与年老代的比值 | 2 | -XX:NewRatio=4表示年轻代与年老代所占比值为1:4,年轻代占整个堆栈的1/5，当Xms=Xmx并且设置了Xmn的情况下，该参数不需要进行设置 |
| -XX:MetaspaceSize | 元空间初始大小 | 21M | 元空间的大小达到这个值时，会触发Full GC并会卸载没有用的类 |
| -XX:MaxMetaspaceSize | 元空间最大可分配大小 | 物理内存的1/64 | |
| -XX:MaxDirectMemorySize | 直接内存最大可分配大小 | 与堆内存相同 |
- 应用可分配的最大内存
垃圾回收（GC）
GC重点
- 程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，不需要过多考虑如何回收的问题，当方法结束或者线程结束时，内存自然就跟随着回收了。
- 而Java堆和方法区（元数据区）这两个区域则有着很显著的不确定性，只有处于运行期间，我们才能知道程序究竟会创建哪些对象，创建多少个对象，这部分内存的分配和回收是动态的。垃圾收集器所关注的正是这部分内存该如何管理。
可达性分析法
在Java技术体系里面，固定可作为GC Roots的对象包括以下几种：
- 在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的参数、局部变量、临时变量等
- 在方法区中类静态属性引用的对象，譬如Java类的引用类型静态变量。
- 在方法区中常量引用的对象，譬如字符串常量池（String Table）里的引用
- 在本地方法栈中JNI（即通常所说的Native方法）引用的对象
- Java虚拟机内部的引用，如基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（比如NullPointExcepiton、OutOfMemoryError）等，还有系统类加载器
- 所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象
- 反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等
分代收集理论
当前商业虚拟机的垃圾收集器，大多数都遵循了“分代收集”（Generational Collection）[1]的理论进行设计，分代收集名为理论，实质是一套符合大多数程序运行实际情况的经验法则，它建立在两个分代假说之上：
- 弱分代假说（Weak Generational Hypothesis）：绝大多数对象都是朝生夕灭的
- 强分代假说（Strong Generational Hypothesis）：熬过越多次垃圾收集过程的对象就越难以消亡
在一次次只局限于新生代区域内的收集中，新生代中的对象是完全有可能被老年代所引用的，因此对分代收集理论添加第三条经验法则：
- 跨代引用假说（Intergenerational Reference Hypothesis）：跨代引用相对于同代引用来说仅占极少数
各阶段GC名词：
- 新生代收集（Minor GC/Young GC）：指目标只是新生代的垃圾收集
- 老年代收集（Major GC/Old GC）：指目标只是老年代的垃圾收集。目前只有CMS收集器会有单独收集老年代的行为。Major GC在不同的资料上常有不同所指，需要按照上下文区分到底是指老年代收集还是整堆收集
- 整堆收集（Full GC）：收集整个Java堆和方法区（元数据区）的垃圾收集。
堆内存使用流程
