1.JVM內(nèi)存區(qū)域

一個運行起來的java進程就是一個Java虛擬機，就需要從操作系統(tǒng)中申請一大塊內(nèi)存。

內(nèi)存中會根據(jù)作用的不同被劃分成不同的區(qū)域：

（1）棧：存儲的內(nèi)容是代碼在執(zhí)行過程中，方法之間的調(diào)用關(guān)系（棧中每一個元素就是一個棧幀，代表一個方法的調(diào)用，包含方法的形參，返回值，局部變量）。

（2）堆：這里存儲的內(nèi)容是代碼中new的對象

（3）方法區(qū)（1.8開始：元數(shù)據(jù)區(qū)）：存儲類對象（.class文件加載到內(nèi)存就成為了類對象）

（4）程序計數(shù)器：存放每個線程，下一條指令執(zhí)行的地址?？臻g較小主要就是用來存放一個“地址”，表示下一條要執(zhí)行的指令，在內(nèi)存的哪個地方（在方法區(qū)中去找下一條指令，指令是以二進制的形式存儲在類對象中）。

程序計數(shù)器中的值會隨著指令的執(zhí)行，從而自動進行更新，去指向下一條指令。

如果是順序執(zhí)行的代碼，那么下一條執(zhí)行的指令地址就是把指令地址進行遞增。

如果是條件循環(huán)執(zhí)行的代碼，那么下一條執(zhí)行的指令地址就可能會跳到比較遠的地址。

ps：棧和程序計數(shù)器每一個java線程一份，而堆和方法區(qū)是每一個java進程一份。（僅限java，放在c++中就不一定是這樣了）

2.JVM類加載

（1）基本流程：

java代碼經(jīng)過編譯后生成.class文件，java程序要想運行起來就需要將jvm讀取這個.class文件，并且把里面的內(nèi)容構(gòu)造成類對象，保存到內(nèi)存的方法區(qū)中。

官方文檔中把類加載的過程分成了5個步驟：

1）加載：找到.class文件，并且打開文件，讀取文件中的內(nèi)容（通過全限定名稱查找）

2）驗證：檢查當(dāng)前二進制文件是否符合格式的要求，具體格式

3）準備：給類對象分配內(nèi)存空間，并且為不被final修飾的static變量賦初始默認值（被final修飾的變量在此時會被賦值成程序員給定的值）

4）解析：針對類對象中字符串常量的處理，進行了一些初始化的操作。（符號引用到直接引用）

字符串常量在經(jīng)過編譯之后，eg：final String s = "hello"，s本來是存儲內(nèi)存地址，但在.class文件中會重新針對該字符串進行創(chuàng)建出一個引用，此時這個引用就不是存儲內(nèi)存地址了，而是存儲文件偏移量（字符串長度），通過這個變量就可以知道目前字符串處于哪個位置。到解析的階段（類加載的時候），會重新將這個引用替換成內(nèi)存地址。

5）初始化：對類對象中的各種屬性進行初始化，還需執(zhí)行靜態(tài)代碼塊和加載一下父類（子類中調(diào)用構(gòu)造方法，會先幫助父類進行構(gòu)造）

（2）雙親委派模型：

是在加載過程中的第一個步驟。

首先需要了解一下類加載器：

是JVM中的一個模塊，JVM內(nèi)置了三個類加載器：

1）BootStrap ClassLoader

2）Extension?ClassLoader

3）Application?ClassLoader

這三個類加載器之間的關(guān)系就好似爺父子之間的關(guān)系，但不是靠繼承構(gòu)成的，而是由類加載中的一個屬性（parent）來指向父類加載器。

加載的具體流程是：

①根據(jù)給定的全限定類名，找到對應(yīng)的.class文件。

②從Application?ClassLoader作為入口，開始執(zhí)行查找的邏輯。

③Application?ClassLoader不會立即掃描自己所負責(zé)的目錄（負責(zé)搜索項目當(dāng)前目錄和第三方庫的對應(yīng)目錄），而是會交給自己的父類加載器Extension?ClassLoader。

④Extension?ClassLoader不會立即掃描自己所負責(zé)的目錄（負責(zé)搜索JDK中一些擴展庫對應(yīng)的目錄，是JDK標準庫之外的一些庫，屬于對JDK標準庫的擴展），而是會交給自己的父類加載器BootStrap?ClassLoader。

⑤BootStrap?ClassLoader，也不會立即掃描自己所負責(zé)的目錄（負責(zé)搜索JDK標準庫對應(yīng)目錄），而是會交給自己的父類加載器，但是卻發(fā)現(xiàn)沒有父類加載器，因此只能區(qū)掃描自己負責(zé)的目錄，一旦在標準庫中查找到對應(yīng)類的.class文件，此時加載的過程就完了，掃描結(jié)束過后如果沒有掃描到，就會交給它的子類加載器（Extension?ClassLoader）掃描。

⑥如果在Extension?ClassLoader掃描到了就結(jié)束加載過程，沒有掃描到就交給它的子類加載器（Application?ClassLoader）掃描。

⑦如果在Application?ClassLoader掃描到了就結(jié)束加載過程，沒有掃描到此時應(yīng)該交給它的子類加載器掃描，但是發(fā)現(xiàn)沒有了，所以此時會拋出一個異常ClassNotFoundException

總結(jié)：所謂的雙親委派模型其實就是一個按照優(yōu)先級查找.class文件的一個過程，之所以有這么一套流程，是為了確保JDK標準庫掃描的優(yōu)先級最高，其次是擴展庫，最后才是項目當(dāng)前目錄和引入的第三方庫對應(yīng)目錄。就好比：你在自己的代碼中使用String（導(dǎo)入的包是java.lang.String），在類加載的時候加載的JDK標準庫中的類，而不是自己寫的這個類。

?3.JVM垃圾回收機制（GC垃圾回收）

在java中new對象，是動態(tài)申請內(nèi)存（運行時分配），如果一個資源申請了內(nèi)存空間，長時間不使用但是不釋放，就可能會造成內(nèi)存泄漏。

在java中給出了一個方案，也就是垃圾回收機制，讓JVM，自動判定某個內(nèi)存是否不再使用了，

如果后面這個內(nèi)存確實不用了，JVM就會自動回收把這個內(nèi)存給回收掉了，此時就不需要手動回收了。

GC是垃圾回收，GC回收的目標是內(nèi)存中的對象。對于java來說就是釋放堆上的new出的對象，棧上的對象是隨著棧幀的生命周期（方法執(zhí)行結(jié)束，棧幀自然銷毀，內(nèi)存自然釋放），靜態(tài)變量，生命周期是整個程序，這個始終存在就意味著靜態(tài)變量無需釋放的，真正釋放的就是堆上的對象。

GC回收垃圾的過程主要有兩個步驟：

（1）找到垃圾

有兩種主流的方案：

①引用計數(shù)

new出來的對象，會單獨劃分空間，來保存有一個計數(shù)器，計的是當(dāng)前有多少引用指向該對象。

如果一個對象沒有引用指向了（即引用計數(shù)為0），就可以將該對象視為垃圾了。

但是使用該種方式可能會存在兩種問題：

·比較浪費內(nèi)存：

計數(shù)器怎么說也得有兩個字節(jié)，如果對象本身比較小，那么此時這個計數(shù)器所占空間比例就比較大了。

·存在循環(huán)引用問題：

②可達性分析：

有一組線程，周期性掃描代碼中的所有對象，把所有可以訪問到的對象，都給標記成“可達”，反之，如果經(jīng)過掃描后，不可達的對象，就成垃圾了，需要被回收。

eg：

當(dāng)然這里的遍歷不一定是二叉搜索樹，這里可達的實現(xiàn)大概率是靠N叉搜索樹實現(xiàn)，這一步就是針對當(dāng)前對象，看對象中有多少不同引用類型的成員，然后再對每一個類型的成員進行進一步的遍歷。

通過上述過程，不難看出可達性分析是比較耗費資源的（開銷較大）。?

（2）回收垃圾

有三種基本的回收思路：

①標記刪除：

掃描到一個不可達的對象，就直接進行釋放，這個方案非常不好，那就是會產(chǎn)生很多的內(nèi)存碎片。釋放代碼，是為了讓其他代碼能夠申請一塊連續(xù)的內(nèi)存空間，隨著時間的推移，內(nèi)存碎片的情況就會愈演愈烈，就會導(dǎo)致后續(xù)申請連續(xù)內(nèi)存空間變得困難。

②復(fù)制算法：

通過復(fù)制的方式，把有效的對象，歸類到一起，在同一釋放剩下的對象。

也就是把內(nèi)存一分為二，一次只用其中一半。但這種方式有兩個明顯的問題：

a.內(nèi)存利用率不高

b.如果有效的對象很多，那么復(fù)制的開銷將會很大

③標記整理：

既能解決內(nèi)存碎片的問題，又能夠解決上述內(nèi)存利用率不高的問題。

eg：

類似于順序表刪除元素的搬運操作，使用該種方式搬運開銷仍然很大。

而JVM中GC垃圾回收主要思想是分代回收（具體實現(xiàn)可能有一些調(diào)整和優(yōu)化），是對上述思路的集合，讓不同的方案，揚長避短。

分代回收有一個很重要機制就是：對象能活過的GC掃描輪次越多，就是越老（代表當(dāng)前對象是暫時不會被釋放的）

eg：下圖是整個分代回收的全部過程：