1、jvm學習技巧
我們學習java時解決問題時不應該一遇到問題就百度、谷歌。而是應該區官網找答案，找第一手資料。
java官方文檔：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/
從官網這張圖就可以看出JDK、JRE、JVM之間的關系。如果想看對應的元件技術，點選圖示就可進入檢視。
2、jvm資訊檢視常用指令
指令學習也應檢視官方文檔：
點選“search”進入；
收索相應的指令即可。
（1）jps
JPS 名稱: jps - Java Virtual Machine Process Status Tool
指令用法: jps [options] [hostid]
options:指令選項，用來對輸出格式進行控制
hostid:指定特定主機，可以是ip位址和域名, 也可以指定具體協定，端口。
[protocol:][[//]hostname][:port][/servername]
功能描述: jps是用于檢視有權通路的hotspot虛拟機的程序. 當未指定hostid時，預設檢視本機jvm程序，否者檢視指定的hostid機器上的jvm程序，此時hostid所指機器必須開啟jstatd服務。 jps可以列出jvm程序lvmid，主類類名，main函數參數, jvm參數，jar名稱等資訊。
指令選項及功能:
沒添加option的時候，預設列出VM标示符号和簡單的class或jar名稱.如下:
-l: 輸出應用程式主類完整package名稱或jar完整名稱.
-v: 列出jvm參數
（2）jinfo
指令用法: jinfo [options] [hostid]
jinfo列出目前java程序相關jvm記憶體大小配置設定情況等。指令： jinfo -flags java子程序id
（3）jmap
指令用法: jmap [options] [hostid]
我們常用jmap來列印虛拟機堆記憶體使用情況等：> jmap -heap java子程序id
（4）編譯器參數
-Xms20m Java堆初始容量20M
-Xmx20m Java堆最大容量20M
-Xmn10m Java堆年輕代大小10M
-XX:+PrintGCDetails 列印GC資訊
-XX:+PrintGCDateStamps 列印GC時間
-XX:SurvivorRatio=8 n:年輕代中Eden區與兩個Survivor區的比值。注意Survivor區有兩個。如8，表示Eden：Survivor=8：2，一個Survivor區占整個年輕代的1/10
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=D:/logs
在IDEA或Eclipse編譯器設定JVM參數即可列印相關JVM參數：
列印相關堆資訊，以及空間使用資訊等。
（5）Tomcat配置GC日志
tomcat目錄/bin
找到catalina.sh(這是linux下，window下應該是catalina.bat)
配置JAVA_OPTS參數。我這裡配置的是tomcat目錄/log目錄下
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS $JSSE_OPTS -Xms1024m -Xmx3048m -XX:PermSize=512m -XX:MaxPermSize=1524m -Xss4096K -Xloggc:…/logs/tomcat_gc.log "
3、jvm體系結構
一個JVM執行個體的行為不光是它自己的事，還涉及到它的子系統、存儲區域、資料類型和指令這些部分，它們描述了JVM的一個抽象的内部體系結構，其目的不光規定實作JVM時它内部的體系結構，更重要的是提供了一種方式，用于嚴格定義實作時的外部行為。每個JVM都有兩種機制，一個是裝載具有合适名稱的類(類或是接口)，叫做類裝載子系統；另外的一個負責執行包含在已裝載的類或接口中的指令，叫做運作引擎。每個JVM又包括方法區、堆、Java棧、程式計數器和本地方法棧這五個部分，這幾個部分和類裝載機制與運作引擎機制一起組成的體系結構圖為：
Java虛拟機定義了若幹種程式運作期間會使用到的運作時資料區，其中有一些會随着虛拟機啟動而建立，随着虛拟機退出而銷毀。另外一些則是與線程一一對應的，這些與線程對應的資料區域會随着線程開始和結束而建立和銷毀。
參考《Java虛拟機規範（第7版）》的描述，Java虛拟機所管理的記憶體将會包括以下幾個運作時資料區域，如下圖所示：
可以看出Java虛拟機的運作時資料區包括了：方法區、Java堆、Java虛拟機棧、PC寄存器、本地方法棧，還有常量池。它們被分為兩大類-------線程共享、私有資料區。
1.線程共享資料區
包括：Java堆、方法區、常量池。它們會随着虛拟機啟動而建立，随着虛拟機退出而銷毀。
（1）Java堆
推薦文章：http://blog.csdn.net/ljheee/article/details/52196455
Java堆在虛拟機啟動的時候被建立，Java堆主要用來為類執行個體對象和數組配置設定記憶體。Java虛拟機規範并沒有規定對象在堆中的形式。對于大多數應用來說，Java堆（Java Heap）是Java虛拟機所管理的記憶體中最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊記憶體區域，在虛拟機啟動時建立。此記憶體區域的唯一目的就是存放對象執行個體，幾乎所有的對象執行個體都在這裡配置設定記憶體。這一點在Java虛拟機規範中的描述是：所有的對象執行個體以及數組都要在堆上配置設定，但是随着JIT（Just In Time）編譯器的發展與逃逸分析技術的逐漸成熟，棧上配置設定、标量替換優化技術将會導緻一些微妙的變化發生，所有的對象都配置設定在堆上也漸漸變得不是那麼“絕對”了-----可是使用逃逸分析和棧幀存儲技術。
如果從記憶體配置設定的角度看，線程共享的Java堆中可能劃分出多個線程私有的配置設定緩沖區（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。不過，無論如何劃分，都與存放内容無關，無論哪個區域，存儲的都仍然是對象執行個體，進一步劃分的目的是為了更好地回收記憶體，或者更快地配置設定記憶體。
參考《Java虛拟機規範（第7版）》的描述，Java堆可以處于實體上不連續的記憶體空間中，隻要邏輯上是連續的即可，就像我們的磁盤空間一樣。在實作時，既可以實作成固定大小的，也可以是可擴充的，不過目前主流的虛拟機都是按照可擴充來實作的（通過-Xmx和-Xms控制）。
在 Java 中，堆被劃分成兩個不同的區域：新生代 ( Young )、老年代 ( Old ) （jdk1.8以前包含永久代，jdk1.8開始改為了元空間）；這也就是JVM采用的“分代收集算法”，簡單說，就是針對不同特征的java對象采用不同的政策實施存放和回收，自然所用配置設定機制和回收算法就不一樣。新生代 ( Young ) 又被劃分為三個區域：Eden（伊甸區）、From Survivor（S0）、To Survivor（S1）。（S0和S1是互相拷貝的，比如S0進行GC時會将可達的對象拷貝到S1中，然後全部清理S0；下次又從S1到S0這樣互相拷貝）
分代收集算法：采用不同算法處理[存放和回收]Java瞬時對象和長久對象。大部分Java對象都是瞬時對象，朝生夕滅，存活很短暫，通常存放在Young新生代，采用複制算法對新生代進行垃圾回收。老年代對象的生命周期一般都比較長，極端情況下會和JVM生命周期保持一緻；通常采用标記-壓縮算法對老年代進行垃圾回收。這樣劃分的目的是為了使 JVM 能夠更好的管理堆記憶體中的對象，包括記憶體的配置設定以及回收。
Java堆可能發生如下異常情況：如果實際所需的堆超過了自動記憶體管理系統能提供的最大容量，那Java虛拟機将會抛出一個OutOfMemoryError異常。
（2）方法區
方法區在虛拟機啟動的時候被建立，它存儲了每一個類的結構資訊，例如運作時常量池、字段和方法資料、構造函數和普通方法的位元組碼内容、還包括在類、執行個體、接口初始化時用到的特殊方法。
方法區（Method Area）與Java堆一樣，是各個線程共享的記憶體區域，它用于存儲已被虛拟機加載的類資訊、常量、靜态變量、即時編譯器編譯後的代碼等資料。雖然Java虛拟機規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個别名叫做Non-Heap（非堆），目的應該是與Java堆區分開來。
對于習慣在HotSpot虛拟機上開發和部署程式的開發者來說，很多人願意把方法區稱為“永久代”（Permanent Generation），本質上兩者并不等價，僅僅是因為HotSpot虛拟機的設計團隊選擇把GC分代收集擴充至方法區，或者說使用永久代來實作方法區而已。對于其他虛拟機（如BEA JRockit、IBM J9等）來說是不存在永久代的概念的。即使是HotSpot虛拟機本身，根據官方釋出的路線圖資訊，現在也有放棄永久代并“搬家”至Native Memory來實作方法區的規劃了。
Java虛拟機規範對這個區域的限制非常寬松，除了和Java堆一樣不需要連續的記憶體和可以選擇固定大小或者可擴充外，還可以選擇不實作垃圾收集。相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的，但并非資料進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個區域的記憶體回收目标主要是針對常量池的回收和對類型的解除安裝，一般來說這個區域的回收“成績”比較難以令人滿意，尤其是類型的解除安裝，條件相當苛刻，但是這部分區域的回收确實是有必要的。在Sun公司的BUG清單中，曾出現過的若幹個嚴重的BUG就是由于低版本的HotSpot虛拟機對此區域未完全回收而導緻記憶體洩漏。
方法區可能發生如下異常情況： 如果方法區的記憶體空間不能滿足記憶體配置設定請求，那Java虛拟機将抛出一個OutOfMemoryError異常.
（3）常量池
Jdk1.6及之前：常量池1.6在方法區
Jdk1.7：但已經逐漸“去永久代”，常量池1.7在堆
Jdk1.8及之後：常量池1.8在元空間
運作時常量池（Runtime Constant Pool）是每一個類或接口的常量池的運作時表示形式，它包括了若幹種不同的常量：從編譯期可知的數值字面量到必須運作期解析後才能獲得的方法或字段引用。運作時常量池在方法區中。
運作時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區的一部分。Class檔案中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等資訊外，還有一項資訊是常量池（Constant Pool Table），用于存放編譯期生成的各種字面量和符号引用，這部分内容将在類加載後存放到方法區的運作時常量池中。 Java虛拟機對Class檔案的每一部分（自然也包括常量池）的格式都有嚴格的規定，每一個位元組用于存儲哪種資料都必須符合規範上的要求，這樣才會被虛拟機認可、裝載和執行。但對于運作時常量池，Java虛拟機規範沒有做任何細節的要求，不同的提供商實作的虛拟機可以按照自己的需要來實作這個記憶體區域。不過，一般來說，除了儲存Class檔案中描述的符号引用外，還會把翻譯出來的直接引用也存儲在運作時常量池中。 運作時常量池相對于Class檔案常量池的另外一個重要特征是具備動态性，Java語言并不要求常量一定隻能在編譯期産生，也就是并非預置入Class檔案中常量池的内容才能進入方法區運作時常量池，運作期間也可能将新的常量放入池中，這種特性被開發人員利用得比較多的便是String類的intern()方法。 既然運作時常量池是方法區的一部分自然會受到方法區記憶體的限制，當常量池無法再申請到記憶體時會抛出OutOfMemoryError異常。
在建立類和接口的運作時常量池時，可能會發生如下異常情況：當建立類或接口的時候，如果構造運作時常量池所需要的記憶體空間超過了方法區所能提供的最大值，那Java虛拟機将會抛出一個OutOfMemoryError異常。
2.線程私有資料區
包括：PC寄存器、JVM棧、本地方法區。它們是與線程一一對應的，這些與線程對應的資料區域會随着線程開始和結束而建立和銷毀。
（1）PC寄存器
PC（Program Counter Register）是一塊較小的記憶體空間，它的作用可以看做是目前線程所執行的位元組碼的行号訓示器。在虛拟機的概念模型裡（僅是概念模型，各種虛拟機可能會通過一些更高效的方式去實作），位元組碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢複等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。
每個Java虛拟機線程都有自己的PC寄存器。在某個線程被建立時，會獲得一個PC寄存器。線程目前執行的方法稱為目前方法，PC寄存器用來存放目前方法中目前執行的位元組碼指令的位址；之是以為每一個線程都配置設定一個PC寄存器，試想：多線程運作時，某個時間片内隻執行一個線程，CPU在不停的切換多個線程，那如何記錄具體每一個線程上一次執行到哪個位置了呢，這時候PC寄存器用來存放目前方法中目前執行的位元組碼指令的位址，就完美解決了，這就是為什麼PC寄存器是線程私有資料區的原因。
如果目前方法是本地方法（Native），那麼寄存器存放undefined。寄存器的大小至少應該能夠存放一個returnAddress類型的資料或者與平台相關的本地指針的值。
PC寄存器是惟一一個沒有明确規定需要抛出OutOfMemoryError異常的運作時資料區。
（2）JVM棧
每個Java虛拟機線程都有自己的Java虛拟機棧。Java虛拟機棧用來存放棧幀，而棧幀主要包括了：局部變量表、操作數棧、動态連結。Java虛拟機棧允許被實作為固定大小或者可動态擴充的記憶體大小。
與程式一樣，Java虛拟機棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的，它的生命周期計數器與線程相同。虛拟機棧描述的是Java方法執行的記憶體模型：每個方法被執行的時候都會同時建立一個棧幀（Stack Frame）用于存儲局部變量表、操作棧、動态連結、方法出口等資訊。每一個方法被調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛拟機棧中從入棧到出棧的過程。
經常有人把Java記憶體區分為堆記憶體（Heap）和棧記憶體（Stack），這種分法比較粗糙，Java記憶體區域的劃分實際上遠比這複雜。這種劃分方式的流行隻能說明大多數程式員最關注的、與對象記憶體配置設定關系最密切的記憶體區域是這兩塊。其中所指的“堆”在後面會專門講述，而所指的“棧”就是現在講的虛拟機棧，或者說是虛拟機棧中的局部變量表部分。
Java虛拟機使用局部變量表來完成方法調用時的參數傳遞。局部變量表的長度在編譯期已經決定了并存儲于類和接口的二進制表示中，一個局部變量可以儲存一個類型為boolean、byte、char、short、float、reference 和 returnAddress的資料，兩個局部變量可以儲存一個類型為long和double的資料。
Java虛拟機提供一些位元組碼指令來從局部變量表或者對象執行個體的字段中複制常量或變量值到操作數棧中，也提供了一些指令用于從操作數棧取走資料、操作資料和把操作結果重新入棧。在方法調用的時候，操作數棧也用來準備調用方法的參數以及接收方法傳回結果。
每個棧幀中都包含一個指向運作時常量區的引用支援目前方法的動态連結。在Class檔案中，方法調用和通路成員變量都是通過符号引用來表示的，動态連結的作用就是将符号引用轉化為實際方法的直接引用或者通路變量的運作是記憶體位置的正确偏移量。
總的來說，Java虛拟機棧是用來存放局部變量和過程結果的地方。
Java虛拟機棧可能發生如下異常情況： 如果Java虛拟機棧被實作為固定大小記憶體，線程請求配置設定的棧容量超過Java虛拟機棧允許的最大容量時，Java虛拟機将會抛出一個StackOverflowError異常。 如果Java虛拟機棧被實作為動态擴充記憶體大小，并且擴充的動作已經嘗試過，但是目前無法申請到足夠的記憶體去完成擴充，或者在建立新的線程時沒有足夠的記憶體去建立對應的虛拟機棧，那Java虛拟機将會抛出一個OutOfMemoryError異常。
（3）本地方法區
本地方法棧用于支援native方法的運作。（native方法，比如用C/C++實作的代碼）。
本地方法棧（Native Method Stacks）與虛拟機棧所發揮的作用是非常相似的，其差別不過是虛拟機棧為虛拟機執行Java方法（也就是位元組碼）服務，而本地方法棧則是為虛拟機使用到的Native方法服務。虛拟機規範中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與資料結構并沒有強制規定，是以具體的虛拟機可以自由實作它。甚至有的虛拟機（譬如Sun HotSpot虛拟機）直接就把本地方法棧和虛拟機棧合二為一。與虛拟機棧一樣，本地方法棧區域也會抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。