因爲團隊的終端開發嘗試轉移到android 平臺，所以一幫以前的C/C++ 開發人員開始學習Java，一個比較大的區別是Java不是native的，有VM。剛好看到一篇文章，講了這個事，大家正好了解一下，第4部分問答很不錯：
1 JVM簡介
JVM是我們Javaer的最基本功底了，剛開始學Java的時候，一般都是從“Hello World”開始的，然後會寫個複雜點class，然後再找一些開源框架，比如Spring，Hibernate等等，再然後就開發企業級的應用，比如網站、企業內部應用、實時交易系統等等，直到某一天突然發現做的系統咋就這麼慢呢，而且時不時還來個內存溢出什麼的，今天是交易系統報了StackOverflowError，明天是網站系統報了個OutOfMemoryError，這種錯誤又很難重現，只有分析Javacore和dump文件，運氣好點還能分析出個結果，運行遭的點，就直接去廟裏燒香吧！每天接客戶的電話都是戰戰兢兢的，生怕再出什麼幺蛾子了。我想Java做的久一點的都有這樣的經歷，那這些問題的最終根結是在哪呢？—— JVM。
JVM全稱是Java Virtual Machine，Java虛擬機，也就是在計算機上再虛擬一個計算機，這和我們使用 VMWare不一樣，那個虛擬的東西你是可以看到的，這個JVM你是看不到的，它存在內存中。我們知道計算機的基本構成是：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備，那這個JVM也是有這成套的元素，運算器是當然是交給硬件CPU還處理了，只是爲了適應“一次編譯，隨處運行”的情況，需要做一個翻譯動作，於是就用了JVM自己的命令集，這與彙編的命令集有點類似，每一種彙編命令集針對一個系列的CPU，比如8086系列的彙編也是可以用在8088上的，但是就不能跑在8051上，而JVM的命令集則是可以到處運行的，因爲JVM做了翻譯，根據不同的CPU，翻譯成不同的機器語言。
JVM中我們最需要深入理解的就是它的存儲部分，存儲？硬盤？NO，NO， JVM是一個內存中的虛擬機，那它的存儲就是內存了，我們寫的所有類、常量、變量、方法都在內存中，這決定着我們程序運行的是否健壯、是否高效，接下來的部分就是重點介紹之。
2 JVM的組成部分
我們先把JVM這個虛擬機畫出來，如下圖所示：
從這個圖中可以看到，JVM是運行在操作系統之上的，它與硬件沒有直接的交互。我們再來看下JVM有哪些組成部分，如下圖所示：
該圖參考了網上廣爲流傳的JVM構成圖，大家看這個圖，整個JVM分爲四部分：
q Class Loader 類加載器
類加載器的作用是加載類文件到內存，比如編寫一個HelloWord.java程序，然後通過javac編譯成class文件，那怎麼才能加載到內存中被執行呢？Class Loader承擔的就是這個責任，那不可能隨便建立一個.class文件就能被加載的，Class Loader加載的class文件是有格式要求，在《JVM Specification》中式這樣定義Class文件的結構：
需要詳細瞭解的話，可以仔細閱讀《JVM Specification》的第四章“The class File Format”，這裏不再詳細說明。
友情提示：Class Loader只管加載，只要符合文件結構就加載，至於說能不能運行，則不是它負責的，那是由Execution Engine負責的。
q Execution Engine 執行引擎
執行引擎也叫做解釋器(Interpreter)，負責解釋命令，提交操作系統執行。
q Native Interface本地接口
本地接口的作用是融合不同的編程語言爲Java所用，它的初衷是融合C/C++程序，Java誕生的時候是C/C++橫行的時候，要想立足，必須有一個聰明的、睿智的調用C/C++程序，於是就在內存中專門開闢了一塊區域處理標記爲native的代碼，它的具體做法是Native Method Stack中登記native方法，在Execution Engine執行時加載native libraies。目前該方法使用的是越來越少了，除非是與硬件有關的應用，比如通過Java程序驅動打印機，或者Java系統管理生產設備，在企業級應用中已經比較少見，因爲現在的異構領域間的通信很發達，比如可以使用Socket通信，也可以使用Web Service等等，不多做介紹。
q Runtime data area運行數據區
運行數據區是整個JVM的重點。我們所有寫的程序都被加載到這裏，之後纔開始運行，Java生態系統如此的繁榮，得益於該區域的優良自治，下一章節詳細介紹之。
整個JVM框架由加載器加載文件，然後執行器在內存中處理數據，需要與異構系統交互是可以通過本地接口進行，瞧，一個完整的系統誕生了！
3 JVM的內存管理
所有的數據和程序都是在運行數據區存放，它包括以下幾部分：
q Stack 棧
棧也叫棧內存，是Java程序的運行區，是在線程創建時創建，它的生命期是跟隨線程的生命期，線程結束棧內存也就釋放，對於棧來說不存在垃圾回收問題，只要線程一結束，該棧就Over。問題出來了：棧中存的是那些數據呢？又什麼是格式呢？
棧中的數據都是以棧幀（Stack Frame）的格式存在，棧幀是一個內存區塊，是一個數據集，是一個有關方法(Method)和運行期數據的數據集，當一個方法A被調用時就產生了一個棧幀F1，並被壓入到棧中，A方法又調用了B方法，於是產生棧幀F2也被壓入棧，執行完畢後，先彈出F2棧幀，再彈出F1棧幀，遵循“先進後出”原則。
那棧幀中到底存在着什麼數據呢？棧幀中主要保存3類數據：本地變量（Local Variables），包括輸入參數和輸出參數以及方法內的變量；棧操作（Operand Stack），記錄出棧、入棧的操作；棧幀數據（Frame Data），包括類文件、方法等等。光說比較枯燥，我們畫個圖來理解一下Java棧，如下圖所示：
圖示在一個棧中有兩個棧幀，棧幀2是最先被調用的方法，先入棧，然後方法2又調用了方法1，棧幀1處於棧頂的位置，棧幀2處於棧底，執行完畢後，依次彈出棧幀1和棧幀2，線程結束，棧釋放。
q Heap 堆內存
一個JVM實例只存在一個堆類存，堆內存的大小是可以調節的。類加載器讀取了類文件後，需要把類、方法、常變量放到堆內存中，以方便執行器執行，堆內存分爲三部分：
Permanent Space 永久存儲區
永久存儲區是一個常駐內存區域，用於存放JDK自身所攜帶的Class,Interface的元數據，也就是說它存儲的是運行環境必須的類信息，被裝載進此區域的數據是不會被垃圾回收器回收掉的，關閉JVM纔會釋放此區域所佔用的內存。
Young Generation Space 新生區
新生區是類的誕生、成長、消亡的區域，一個類在這裏產生，應用，最後被垃圾回收器收集，結束生命。新生區又分爲兩部分：伊甸區（Eden space）和倖存者區（Survivor pace），所有的類都是在伊甸區被new出來的。倖存區有兩個： 0區（Survivor 0 space）和1區（Survivor 1 space）。當伊甸園的空間用完時，程序又需要創建對象，JVM的垃圾回收器將對伊甸園區進行垃圾回收，將伊甸園區中的不再被其他對象所引用的對象進行銷燬。然後將伊甸園中的剩餘對象移動到倖存0區。若倖存0區也滿了，再對該區進行垃圾回收，然後移動到1區。那如果1區也滿了呢？再移動到養老區。
Tenure generation space養老區
養老區用於保存從新生區篩選出來的JAVA對象，一般池對象都在這個區域活躍。 三個區的示意圖如下：
q Method Area 方法區
方法區是被所有線程共享，該區域保存所有字段和方法字節碼，以及一些特殊方法如構造函數，接口代碼也在此定義。
q PC Register 程序計數器
每個線程都有一個程序計數器，就是一個指針，指向方法區中的方法字節碼，由執行引擎讀取下一條指令。
q Native Method Stack 本地方法棧
4 JVM相關問題
問：堆和棧有什麼區別
答：堆是存放對象的，但是對象內的臨時變量是存在棧內存中，如例子中的methodVar是在運行期存放到棧中的。
棧是跟隨線程的，有線程就有棧，堆是跟隨JVM的，有JVM就有堆內存。
問：堆內存中到底存在着什麼東西？
答：對象，包括對象變量以及對象方法。
問：類變量和實例變量有什麼區別？
答：靜態變量是類變量，非靜態變量是實例變量，直白的說，有static修飾的變量是靜態變量，沒有static修飾的變量是實例變量。靜態變量存在方法區中，實例變量存在堆內存中。
問：我聽說類變量是在JVM啓動時就初始化好的，和你這說的不同呀！
答：那你是道聽途說，信我的，沒錯。
問：Java的方法（函數）到底是傳值還是傳址？
答：都不是，是以傳值的方式傳遞地址，具體的說原生數據類型傳遞的值，引用類型傳遞的地址。對於原始數據類型，JVM的處理方法是從Method Area或Heap中拷貝到Stack，然後運行frame中的方法，運行完畢後再把變量指拷貝回去。
問：爲什麼會產生OutOfMemory產生？
答：一句話：Heap內存中沒有足夠的可用內存了。這句話要好好理解，不是說Heap沒有內存了，是說新申請內存的對象大於Heap空閒內存，比如現在Heap還空閒1M，但是新申請的內存需要1.1M，於是就會報OutOfMemory了，可能以後的對象申請的內存都只要0.9M，於是就只出現一次OutOfMemory，GC也正常了，看起來像偶發事件，就是這麼回事。 但如果此時GC沒有回收就會產生掛起情況，系統不響應了。
問：我產生的對象不多呀，爲什麼還會產生OutOfMemory？
答：你繼承層次忒多了，Heap中 產生的對象是先產生 父類，然後才產生子類，明白不？
問：OutOfMemory錯誤分幾種？
答：分兩種，分別是“OutOfMemoryError:java heap size”和”OutOfMemoryError: PermGen space”，兩種都是內存溢出，heap size是說申請不到新的內存了，這個很常見，檢查應用或調整堆內存大小。
“PermGen space”是因爲永久存儲區滿了，這個也很常見，一般在熱發佈的環境中出現，是因爲每次發佈應用系統都不重啓，久而久之永久存儲區中的死對象太多導致新對象無法申請內存，一般重新啓動一下即可。
問：爲什麼會產生StackOverflowError？
答：因爲一個線程把Stack內存全部耗盡了，一般是遞歸函數造成的。
問：一個機器上可以看多個JVM嗎？JVM之間可以互訪嗎？
答：可以多個JVM，只要機器承受得了。JVM之間是不可以互訪，你不能在A-JVM中訪問B-JVM的Heap內存，這是不可能的。在以前老版本的JVM中，會出現A-JVM Crack後影響到B-JVM，現在版本非常少見。
問：爲什麼Java要採用垃圾回收機制，而不採用C/C++的顯式內存管理？
答：爲了簡單，內存管理不是每個程序員都能折騰好的。
問：爲什麼你沒有詳細介紹垃圾回收機制？
答：垃圾回收機制每個JVM都不同，JVM Specification只是定義了要自動釋放內存，也就是說它只定義了垃圾回收的抽象方法，具體怎麼實現各個廠商都不同，算法各異，這東西實在沒必要深入。
問：JVM中到底哪些區域是共享的？哪些是私有的？
答：Heap和Method Area是共享的，其他都是私有的，
問：什麼是JIT，你怎麼沒說？
答：JIT是指Just In Time，有的文檔把JIT作爲JVM的一個部件來介紹，有的是作爲執行引擎的一部分來介紹，這都能理解。Java剛誕生的時候是一個解釋性語言，別噓，即使編譯成了字節碼（byte code）也是針對JVM的，它需要再次翻譯成原生代碼(native code)才能被機器執行，於是效率的擔憂就提出來了。Sun爲了解決該問題提出了一套新的機制，好，你想編譯成原生代碼，沒問題，我在JVM上提供一個工具，把字節碼編譯成原生碼，下次你來訪問的時候直接訪問原生碼就成了，於是JIT就誕生了，就這麼回事。
問：JVM還有哪些部分是你沒有提到的？
答：JVM是一個異常複雜的東西，寫一本磚頭書都不爲過，還有幾個要說明的：
常量池（constant pool）：按照順序存放程序中的常量，並且進行索引編號的區域。比如int i =100，這個100就放在常量池中。
安全管理器（Security Manager）：提供Java運行期的安全控制，防止惡意攻擊，比如指定讀取文件，寫入文件權限，網絡訪問，創建進程等等，Class Loader在Security Manager認證通過後才能加載class文件的。
方法索引表（Methods table），記錄的是每個method的地址信息，Stack和Heap中的地址指針其實是指向Methods table地址。
問：爲什麼不建議在程序中顯式的生命System.gc()？
答：因爲顯式聲明是做堆內存全掃描，也就是Full GC，是需要停止所有的活動的（Stop The World Collection），你的應用能承受這個嗎？
問：JVM有哪些調整參數？
答：非常多，自己去找，堆內存、棧內存的大小都可以定義，甚至是堆內存的三個部分、新生代的各個比例都能調整。