Java内存结构：
Java堆：是java虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
- 直接内存：直接内存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域。但这部分区域也被频繁使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常。这种方式是使用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。
Java栈：描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，则抛出StackOverflowError异常。
本地方法栈：本地方法栈与虚拟机栈所发挥作用非常相似，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的native方法服务。
方法区（非堆）：方法区与java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。它有个别命叫Non-Heap（非堆）。当方法区无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError异常。
- 运行时常量池：运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
- 程序计数器：程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的信号指示器。是虚拟机中唯一没有规定OutOfMemoryError情况的区域。
执行引擎：虚拟机核心的组件就是执行引擎，它负责执行虚拟机的字节码，一般户先进行编译成机器码后执行。
垃圾收集系统：垃圾收集系统是Java的核心，也是不可少的，Java有一套自己进行垃圾清理的机制，开发人员无需手工清理。
垃圾回收机制：指不定时去堆内存中清理不可达对象，这些对象并不会马上就会直接回收。 垃圾收集器在一个Java程序中的执行是自动的，不能强制执行。开发者唯一能做的就是通过调用System.gc 方法来"建议"执行垃圾收集器。finalize()方法在Object类中定义的，因此所有的类都继承了它，在垃圾收集器将对象从内存中清除出去前，做必要的清理工作。
Java堆的内存模型：Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被成为“GC堆”（Garbage Collected Heap），它的内存模型如下：
- 堆分为新生代 ( Young )、老年代 ( Old )，比例为1:2。
- 新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域：Eden、From Survivor（s0区）、To Survivor）（s1区），比例为8:1:1
如何判断对象存活：
- 引用计数法：如果一个对象没有被任何引用指向，则可视之为垃圾，主流不选这种算法，是因为它很难解决对象之间相互循环引用的问题。
- 根搜索算法：通过一系列名为”
GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。
垃圾回收算法：
- 标记清除算法：一般应用于老年代,因为老年代的对象生命周期比较长（优点：内存不足时才回收，缺点：回收时，应用需要挂起）
- 复制算法：当from域内存不够了，开始执行GC操作，这个时候，会把from域存活的对象拷贝到to域,然后直接把from域进行内存清理。Eden区:From区:To区域 = 8:1:1。也就是说始终有90%的空间是可以用来创建对象的,而剩下的10%用来存放回收后存活的对象。万一存活对象数量比较多，那么To域的内存可能不够存放，这个时候会借助老年代的空间
- 标记压缩算法：标记压缩算法的优点是解决内存碎片问题。缺点是压缩阶段，由于移动了可用对象，需要去更新引用。
- 分代算法：这种算法，根据对象的存活周期的不同将内存划分成几块，新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代，每次垃圾收集器都发现有大批对象死去，只有少量存活，采用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须“标记－清除-压缩”算法进行回收。
新生代Minor GC 和老年代Full GC区别：
- 新生代 GC（Minor GC） ：当年轻代满时就会触发Minor GC，这里的年轻代满指的是Eden代满，Survivor满不会引发。
- 老年代 GC（Major GC / Full GC） ：当年老代满时会引发Full GC，Full GC将会同时回收年轻代、年老代，当永久代满时也会引发Full GC，会导致Class、Method元信息的卸载其中。
JVM常用参数配置：
举例1（设置新生代比例参数）：堆内存初始化值20m,堆内存最大值20m，新生代最大值可用1m，eden空间和from/to空间的比例为2/1
-Xms20m -Xmx20m -Xmn1m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC
举例2（设置新生代与老年代比例参数）：堆内存初始化值20m,堆内存最大值20m，新生代最大值可用1m，eden空间和from/to空间的比例为2/1，新生代和老年代的占比为1/2 。
-Xms20m -Xmx20m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC-XX:NewRatio=2
内存溢出与内存泄漏：
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内存溢出：内存溢出是指程序在申请内存时，请求的内存超过了操作系统所能提供的最大内存限制。分为堆溢出（OutOfMemoryError，由于程序试图在堆中分配更多的内存空间，而系统无法满足这个请求）和栈溢出（StackOverflowError，由于方法调用层次太深，导致调用栈空间耗尽）。（记忆：杯子水满则溢）
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内存泄漏：内存泄漏是指程序在运行过程中，动态分配的内存由于某种原因未能被释放，导致系统中的可用内存逐渐减少。不会直接导致程序崩溃或抛出异常。相反，它会在程序运行时逐渐占用越来越多的内存，最终可能导致程序性能下降，甚至在长时间运行后导致系统资源耗尽。
垃圾收集器分类：
- 串行和并行收集器：串行是单线程，垃圾回收停止时间长。并行收集器是多线程，适合吞吐量大的系统。
- serial收集器：垃圾回收时，必须停止其它工作线程，直至回收完为止。
-XX:+UseSerialGC - ParNew收集器：新生代并行，老年代串行。-XX:+UseParNewGC（ParNew收集器）、XX:ParallelGCThreads（限制线程数量）
- Parallel收集器：类似于ParNew，扫描并压缩对，使用与科学计算。-XX:+USeParNewGC
- CMS收集器：一种以获取最短时间回收，停顿时间为目标的收集器。XX:+UseConcMarkSweepGC
- G1收集器：堆被划分成 许多个连续的区域(region)。采用G1算法进行回收，吸收了CMS收集器特点。支持很大的堆，高吞吐量。XX:+UseG1GC 使用G1垃圾回收器。
调优建议：
- QPS：每秒查询率。压测工具：Jemeter、Badboy。相关工具：jconsole、VisualVM
- 初始堆值和最大堆内存内存越大，吞吐量就越高。
- 最好使用并行收集器,因为并行收集器速度比串行吞吐量高，速度快。
- 设置堆内存新生代的比例和老年代的比例最好为1:2或者1:3
- 减少GC对老年代的回收
Java字节码增强：指的是在Java字节码生成之后，对其进行修改，增强其功能，这种方式相当于对应用程序的二进制文件进行修改。Java字节码增强主要是为了减少冗余代码，提高性能等。
- 可以通过：BCEL、ASM、CGLIB、javassist 来动态新增、修改类（改变其结构，优点像反射，但是比反射性能高）。
- 应用场景：AOP技术、Lombok去除重复代码插件、动态修改class文件等。
- 举例（protobuf format的
ScriptEvaluator），如下图：
类加载过程：
加载：当系统运行时，类加载器将.class文件的二进制数据从外部存储器（如光盘，硬盘）调入内存中，CPU再从内存中读取指令和数据进行运算，并将运算结果存入内存中。每个类都对应有一个Class类型的对象，Class类的构造方法是私有的，只有JVM能够创建。
验证：确保加载的类信息符合JVM规范，没有安全方面的问题
准备：正式为类变量（static变量）分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
解析：虚拟机常量池的符号引用替换为字节引用过程
初始化：执行类构造器<clinit>（）方法的过程
类加载器的层次结构：
- 引导类加载器（Bootstrap）：由C++实现，没有父类。负责将
<JAVA_HOME>/lib路径下的核心类库或-Xbootclasspath参数指定的路径下的jar包加载到内存中； - ****扩展类加载器（Extension）：由Java语言实现，父类加载器为null。****负责加载
<JAVA_HOME>/lib/ext目录下或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位路径中的类库； - 系统类加载器（Application）：由Java语言实现，父类加载器为ExtClassLoader。它负责加载系统类路径java -classpath或-D java.class.path指定路径下的类库，也就是我们经常用到的classpath路径，开发者可以直接使用系统类加载器，一般情况下该类加载是程序中默认的类加载器，通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器。
双亲委派模式：如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载。
其实这考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer。
举例（实时的自定义类加载器加载外部URL的jar包）：
类加载器常用方法：loadClass(String)、findClass(String)、defineClass(byte[] b, int off, int len)、resolveClass(Class≺?≻ c)。
热部署和热加载：
- 热部署：服务器运行时重新部署项目，直接重新加载整个应用，更多的是在生产环境使用。
- 热加载：在运行时重新加载class，在运行时重新加载class，更多的是在开发环境使用。
热部署的三个步骤：销毁该自定义ClassLoader、更新class类文件、创建新的ClassLoader去加载更新后的class类文件**。**