一、JVM总体结构介绍
1）类加载子系统与方法区：类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载class信息，（classloader类加载器就是类加载子系统的一个部件），加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中可能还会存放运行时的常量池信息，包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是class文件中常量池部分的内存映射）。
2）java堆：java堆在虚拟机启动的时候建立，它是java程序最主要的内存工作区域。几乎所有的java对象实例都存放在java堆中。
堆空间是所有线程共享的，这是一块与java应用密切相关的内存空间。
3）直接内存：java的NIO库允许java程序使用直接内存。直接内存是在java堆外的、直接向系统申请的内存空间。通常访问直接内存的速度会优于java堆。处于性能的考虑，读写频繁的场合可能会考虑使用直接内存。由于直接内存在java堆外，因此它的大小不会直接受限于Xmx指定的最大堆大小，但是系统内存是有限的，java堆和直接内存的总和依然受限于操作系统能给出的最大内存。
4）垃圾回收系统：垃圾回收系统是java虚拟机的重要组成部分，垃圾回收器可以对方法区、java堆和直接内存进行回收。java堆的垃圾收集器的工作重点，垃圾回收系统会在后台查找、标识并释放垃圾对象，完成包括java堆、方法区、和直接内存中的全自动化管理。
5）java栈：每个java虚拟机线程都有一个私有的java栈，一个线程的java栈在线程创建的时候被创建，java栈中保存着帧信息（一个方法执行到的一个节点），java栈中保存着局部变量、方法参数，同时和java方法的调用、返回密切相关。
6）本地方法栈：本地方法栈和java栈类似，最大的不同在于java栈用于方法的调用，而本地方法栈则用于本地方法的调用，作为对java虚拟机的重要扩展，java虚拟机允许java直接调用本地方法（通常用C编写）。
7）PC（Program Counter）:PC寄存器是每一个线程私有的空间，java虚拟机会为每一个java线程创建一个PC寄存器。在任意时刻，一个java线程总是在执行一个方法，这个正在被执行的方法称为当前方法。如果当前方法不是本地方法，PC寄存器就会指向当前正在被执行的指令。如果当前的方法是本地方法，则PC寄存器的值为 undefined。
8）执行引擎：执行引擎是java虚拟机的最核心组件之一，它负责执行虚拟机的字节码，现代虚拟机为了提高执行效率，会使用即时编译技术将方法编译成机器码后再执行。
二、java堆结构及分代
分代为了提高GC效率，分为新生代、老年代、永久代。
Eden：新创建的对象在Eden区，是经常进行GC的区域，也是垃圾收集最主要的区域。
1）新生代：
2）老年代：在新生代中经理了多次GC后仍然存活下来的对象会进入老年代中。老年代中的对象生命周期较长，存活率比较高，在老年代中进行GC的频率相对而言较低，而且回收的速度也比较慢。
3）永久代：永久代存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，对这一区域而言，java虚拟机规范指出可以不进行垃圾回收。
三、JVM垃圾回收算法
1）引用计数（Reference Counting）：比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用，即增加一个计数，删除一个引用则减少一个计数。垃圾回收时，只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。
2）复制（Copying）：此算法把内存空间划分为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用的对象复制到另外的一个区域中。复制成本较小，且不会出现碎片。但缺点为需要两倍内存空间。
3）标记-清除（Mark-Sweep）：此算法分为两个阶段。第一阶段从引用根节点开始标记所有被引用的对象，第二阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用并且会产生内存碎片。
4）标记-整理（Mark-Compact）：此算法结合了“标记-清楚”和“复制”两个算法的优点。分为两个阶段，第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象，第二阶段遍历整个堆，清除未标记对象，并且把存活对象”压缩“到堆中的其中一块按顺序排放。避免了碎片问题，也避免了占用空间的问题。
四、JVM垃圾收集器
如果说垃圾回收算法是垃圾回收的方法论的话，那么垃圾收集器就是对该方法论的具体实现。
Minor GC 与 Full GC的区别：
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在hotspot VM虚拟机中的垃圾收集器有7种，3种进行Minor GC，3种进行Full GC，还有一种能进行Minor GC 也能进行Full GC。
1）串行收集器（Serial）
serial 收集器是 Hotspot 运行在 client模式下的默认新生代收集器，它的特点是只用一个CPU/一条线程去完成 GC 工作，并且在进行垃圾收集时必须暂停其他所有的工作线程（Stop The World ，STW）。可以使用-XX:+UseSerialGC打开。
2）并行收集器（ParNew）
可以看作是Serial的多线程版本，除使用多条线程进行GC外，其他均与Serial一致。并且当VM启用CMS收集器（Full GC）-XX:+UseConcMarkSweepGC的默认Minor GC。
3）Parallel Scavenge收集器
与ParNew类似，Parallel Scavenge也是使用复制算法，也是并行多线程收集器，更注重系统吞吐量。（系统吞吐量 = 运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间））
停顿时间越短就越适用于与用户交互的程序，良好的响应速度能提升用户的体验；而高吞吐量则适用于后台运算而不需要太多交互的任务
4）Serial Old收集器
Serial Old收集器是 Serial 收集器的老年代版本，同样是单线程收集器，使用”标记-整理算法“。
5）Parallel Old收集器
Parallel Old收集器是 Parallel 收集器的老年代版本，同样是多线程收集器，使用”标记-整理算法“。
6）CMS收集器
CMS（Concurrent Mark Sweep）是一个并发收集器！！！与ParNew、Paraalel Scavenge、Parallel Old收集器不同，最大的区别就是：并发收集器可以使GC线程与用户线程交替执行，而不需要等待GC完毕后再释放安全点去执行用户线程。
7）G1收集器
新生代和老年代都可以使用。
五、JVM优化
jvm小工具：不是第三方插件，是jdk自带的。
1.jps 展示Hotspot vm虚拟机的进程。jps -v或jps -l
2.jstat 查看Hotspot VM运行时信息 命令格式 jstat -gc pid 毫秒 展示的信息数
如图
SOC(survive from创建的空间字节数) S1C（survive to创建的空间字节数） S0U（survive from使用的空间字节数） S1U（survive to使用的空间字节数）EC(eden区域创建的空间字节数) EU(eden区域使用的空间字节数) OC(老年代创建的空间字节数) OU(老年代使用的空间字节数) PC(持久代创建的空间字节数) PU(持久代使用的空间字节数) YGC(young代回收的次数) YGCT(young回收的时间) FGC(老年代回收的次数) FGCT(老年代回收的时间) GCT(回收的总之间)
3.jvisualvm JDK种强大运行监视和故障处理工具，拥有图形化界面。
在jvisualvm中，有一个visualGC插件，可供使用观察垃圾回收器工作状况。