java程序員離不開虛擬機，一個好的程序必須是和虛擬機配合很好的程序，程序寫的再牛逼，和虛擬機的特性不匹配，結果是弄巧成拙。你必須和虛擬機談一場戀愛，要想談好戀愛，你就得了解虛擬機的結構、原理、特性。
一、虛擬機基礎知識
1、虛擬機的分類
系統虛擬機和程序虛擬機；大名鼎鼎的Visual Box和VMware就是系統虛擬機，而JVM,也就是java虛擬機其實式程序虛擬機。
2、java虛擬機不止一種
Classic、Exact VM、HotSopt等都是JVM
3、查看自己電腦上虛擬機的默認參數
4、虛擬機的工作模式
Client和Server二選一。
默認情況下虛擬機會根據計算機操作系統的情況自動選擇運行模式。
與Client相比，Server模式啓動更慢，因爲Server模式會嘗試收集更多的系統性能信息，使用更復雜的優化算法對程序進行優化。
5、鎖在虛擬機中的實現和優化
- 偏向鎖
- 輕量級鎖
- 膨脹鎖
- 自旋鎖
- 消除鎖
在瞭解虛擬機內部對鎖的支持之前，我們先了解一個概念：對象頭。
什麼是對象頭？
在Java虛擬機的實現中每一個對象都有一個對象頭，用來用來保存對象的系統信息。對象頭中有一個Mark Word的部分，它是實現鎖的關鍵。
以32位系統爲例，普通對象的對象頭如下所示：
hash:25 ---------------->| age:4 biased_lock:1 lock:2
它表示在Mark Word中有25位比特位表示對象的哈希值，4位表示對象的年齡，1位表示是否位偏向鎖，2位表示鎖的信息。
| 1 | 01 | 可偏向/未鎖定 |
| 0 | 00 | 對象處於輕量級鎖定 |
| 0 | 10 | 對象處於重量級鎖定 |
| 0 | 01 | 普通的未鎖定狀態 |
偏向鎖的核心思想是：如果程序沒有競爭，則取消已經取得鎖的線程同步操作。當某一鎖被線程獲取後，便進入偏向模式，當該線程再請求這個鎖是，無需再進行相關的同步操作，從而節省了操作時間。如果在此之間其他線程進行鎖的請求，則鎖退出偏向模式。
舉個例子：Boy AA（線程AA）追求一個Gril BB(資源),第一次追求需要寫一份情書（鎖）,Gril BB，同意後Gril BB在心裏將Boy AA設置成男朋友，並設置成戀愛狀態（偏向模式）。接下來Boy AA就可以使用這個Gril BB的內部資源（牽手、接吻等）。下次再牽手啥的接不用再寫情書了。
但是如果Gril BB被另一個Boy CC給追求了，而且Gril BB同意了。那麼她就退出了戀愛狀態（偏向模式），因爲她處於劈腿模式。
當鎖對象處於偏向模式時，對象頭會被記錄獲得鎖的線程。這樣，當該線程再次嘗試獲得鎖時，通過Mark Word的線程信息就可以判斷當前線程是否持有偏向鎖。
偏向鎖在少競爭的情況下，對系統吸能有一定的幫助。但是在競爭激烈的場景下，可以禁止使用偏向鎖。
禁止偏向鎖的設置方式：-XX:-UseBiasedLocking
二、分析java堆
本小節包括的內容：
- 常見的內存溢出原因及解決思路
- 有關java.lang.String的探討
- 使用Visual VM分析堆
- 使用MAT分析堆
常見的內存溢出原因及解決思路
1、堆溢出
/**
* @program: data-structure
* @description: 堆溢出
* @author: Miller.FAN
* @create: 2019-12-04 20:38
**/
public class HeapOOM {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<byte[]> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i<100000; i++) {
list.add(new byte[1024*1024]);
}
}
}
堆溢出：com.miller.datastructure.gcc.HeapOOM
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.miller.datastructure.gcc.HeapOOM.main(HeapOOM.java:15)
2、直接內存溢出
for (int j =0; j< 10000; j++) {
ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*1024);
System.out.println(j);
//System.gc();
}
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
3、過多線程導致OOM
由於線程的棧空間也是在堆外分配的，因此和直接內存非常相似，如果想讓系統支持更多的線程，那麼應該使用一個較小的堆空間。
另一個方法是使用參數：-Xss128k 指定線程的棧空間，如果一個線程的棧空間分配比較小，那麼理應容納更多的線程。前提是保證單個線程分配的棧空間是足夠的。
4、永久區溢出
永久區是存放類元數據的區域。如果一個系統定義了太多的類型，那麼永久區是有可能溢出的。JDK1.8中永久區被一塊被稱爲元數據的區域代替，但是功能是類似的。
要解決元數據區溢出的問題，可以從以下三方面入手：
- 增加MaxPermSize的值；
- 減少系統需要的類的數量；
- 使用ClassLoader合理地裝載各個類，並定期進行回收。
5、GC效率低下引起的OOM
此時，虛擬機會拋出的異常： GC overhead limit exceeded
如何解決GC效率低下造成的OOM問題呢？
- 更換虛擬機垃圾回收策略；
- 檢查代碼中是不是有過多的強引用；