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·JVM-Java虚拟机/解释器
JVM可以实现“一次编写，到处运行”。
创建一个进程，就会自动创建一个JVM。
开发Java代码，需要下载JDK；只是运行，只需下载JRE即可。
一次编写，到处编译：
像C/C++这些语言都没有“虚拟机”这个机制，所以写一个代码，使用A平台编译，生成一个A的可执行程序；
使用B平台编译，生成一个B的可执行程序；
在切换平台的时候，就可能要调整代码，且不同的CPU有不同的指令集和，不同的操作系统有不同的API。
一次编写，到处执行：
而像Java/python/JavaScript等，都引入了“虚拟机”，实现“一次编写，到处运行”。
.java文件编译成.class字节码文件，把字节码文件打包成一个.jar包，不同版本的Java虚拟机都可以解释执行相同的字节码。
JVM三个核心内容（面试常考）
1.JVM内存区域划分
内存区域分为4部分：
（注：以下的堆、栈都是JVM上的，不要和数据结构、操作系统搞混）
1.程序计数器
程序计数器只存一个数字，这个值是下一条要执行的Java字节码指令的地址。
2.栈
虚拟机栈
给Java程序使用的栈，用来维护方法的调用信息。
调用方法时，按照调用顺序压入虚拟机栈，先进后出。
栈帧
栈帧存的是
1.调用方法的参数信息
2.方法内部的局部变量
3.方法结束后要返回的上一层方法的位置
4.返回值
本地方法栈
当Java代码调用到native方法时，就把栈帧压入本地方法栈，栈帧记录着C/C++方法的信息。
注：
本地方法栈与虚拟机栈的栈帧记录的内容不同。
native方法源码不在JVM中，在JDK的源码包中，运行时源码被编译为动态库文件xxx.dll，JVM启动时，会加载这个动态库，里面是机器码。
3.堆
最大的内存空间，new的对象都在堆上。
4.元数据区
元数据区存的是 类的元信息。类对象（class实例）存放在 堆内存，该对象引用指向 元数据区的 类的元信息。
类的元信息
类元信息指的是：JVM运行时，把.class文件读取到内存中，解析出来，通过一些特定的结构表示的原始模板数据，存在元空间。
类元信息包括：类名、父类、接口、方法、成员变量的定义、static属性、常量池等这个类的所有信息。
类对象
类对象指的是：JVM为这个类创建的普通对象的实例
类对象包括：持有引用，指向元空间的类元信息；提供一堆方法（反射API），用来读取元空间的元信息
反射：
程序运行期间，拿到一个类的全部信息，运行时才知道类是谁。
//拿到Class类对象
Class clazz = Demo.class;
//拿到test方法
Method method = clazz.getMethod("test");
//调用方法
method.invoke( new Demo() );
5.补充：
局部变量存储在栈上；
成员变量存储在堆上；
类对象/static修饰的属性 存储在 元数据区上；
内存溢出
栈溢出：调用方法信息过多，栈帧过多，导致栈溢出。
堆溢出：new的对象太多，导致堆溢出。
注：Java可以手动设置栈空间和堆空间大小。
线程、进程内存的不同
程序计数器、栈每个线程各有一份；
堆、元数据区一个进程只有一份。
2.JVM类加载机制
类加载：JVM把.class文件读取放到 内存中，构建出 类对象 和 生成元信息 的过程
1.类加载流程
分为5步：
加载
找到.class文件，打开文件，把文件读取到内存中
根据“全限定类名”，找到对应的.class文件
全限定类名：例如“java.util.Scanner”.
根据“双亲委派模型”来找全限定类名。
验证
根据读到的二进制内容，验证是否是合法的格式。
验证依据：ClassFile-JVM官方规定的.class文件的二进制结构模板。
ClassFile
注：二进制内容不包含注释！
u4-》unsigned int
u2-》unsigned short
1.
magic：二进制文件通常把开头的四个字节，设定成特殊值。
设magic的原因是：文件的后缀名可以随便改，所以不靠谱，要设置特殊标记。
JVM读到文件的前4个字节，如果读到CAFEBABE-》是class文件，继续；
不是CAFEBABE-》不是合法class文件，抛出异常，加载失败。
2.
minor_version（次要版本）,major_version（主要版本）
描述了这个.class文件是通过哪个java版本的编译器生成的。
如果是Java17编译出来的.class，不能放到Java8的JVM上执行；
如果是Java8编译出来的.class，能放到Java17的JVM上执行；
“向前兼容”
准备
准备元数据区。
例如:
给类对象分配内存，所有静态变量同一赋默认值。
static int count，内存分配，count=0；
static int sign,内存分配，sign=0；
实例变量s,s2,a,,b不处理.
针对字符串常量进行初始化
JVM解析Test.class，发现字面量“hello”
把“hello”放到字符串常量池，字符串拿到地址，但是实例变量s此时还没有拿到这个地址，等到实
例初始化
初始化
执行静态变量显示赋值：count=100；sign没有赋值，默认0.
执行static静态代码块：控制台打印“静态代码块执行”。
到这里，Test类加载全部结束。静态变量count=100，sign=0保存在元空间的类对象中。
2.类加载的时机
一个类的类加载只有一次。
1.第一次new这个类的实例时
2.调用这个类的静态成员变量/静态成员方法时
3.子类的加载，也会触发父类的类加载。
3.双亲委派模型
出现在类加载第一步：加载，找.class文件的全限定类名
涉及到类加载器
JVM中，默认包含3个类加载器：
BootstrapClassLoader（引导类加载器）-负责加载Java标准库中的类
ExtensionClassLoader（扩展类加载器）-负责加载Java扩展库中的类
ApplicationClassLoader（应用类加载器）-负责加载第三方库，以及当前项目中的类
如果在3个类加载器中都找不到全限定类名，就会抛出ClassNotFound异常。
实际上双亲委派模型是约定了“类加载的优先级”
标准库最先加载，其次是拓展库，最后是第三方库/当前项目类
3.JVM的垃圾回收
C++：智能指针应对内存泄露
Java：垃圾回收GC应对内存泄露，JVM引入垃圾回收机制更好地应对内存泄漏（不是100%避免）。
GC回收的是堆上的内容，回收时以 对象 为一个单位回收，不能以字节为单位!
怎么确定一个对象是垃圾呢？——》一个对象没有引用指向就是垃圾（Java使用对象只能通过引用使用）。
如果判断不准，就不回收！
JVM有四种引用：强引用、弱引用、虚引用、软引用。
1.找出垃圾
1.引入
引用计数（Java未采用）
就是在每个对象的内存上安排一块空间存储一个整数，整数的值就是对象引用的个数。如果值为0就释放空间。
缺点：1.消耗更多的内存空间
2.循环引用问题
对象无法被释放，也无法被使用！
2.可达性分析
JVM专门指派一些线程，这些线程周期性的扫描代码中申请的内存，自动判定当前这个内存是否已经不再使用了。
一个Java代码中，对象之间有关联关系，这些关系组成很多树/图；
可达性分析：从一个树的根节点开始，经过的节点都标记为“可达”；
JVM知道当前进程中有多少个对象，除去标记的为“可达”的，剩下的都是“不可达的”，不可达的即为垃圾；
随着代码的执行，对象之间的关系也在不停变化，因此可达性分析周期性进行。
GCRoots
GCRoots：GC遍历的起点。
GCRoots来源于：
1.栈上局部变量；
2.常量池引用指向的对象；
3.所有引用类型的静态成员。
一轮GC尽可能地遍历所有GCRoots，尽可能标记可达。
缺点：消耗更多的CPU资源；
消耗更多的时间。
2.识别出是垃圾之后，如何释放内存？
1.标记清除
清除垃圾后内存不连续。
内存碎片会造成无法申请连续大内存问题！！！
2.复制算法
把内存分为两步分：
要删除1，3，把2，4复制一份到右边：
然后删除左边部分全部的：
优：避免了内存碎片问题。
缺：空间利用率小，复制开销大
标记整理
标记后，类似于顺序表删除：
删除：
优：避免空间浪费
缺：复制开销大
分代回收
Java实际上综合了上述策略，构成了一个复杂的方案：
分代回收：根据不同对象的情况/特点，采取不同的方案.
年龄指标：如果某个对象年龄比较大有很大概率存活下去。
对象的年龄：与GC的扫描轮次、GC的周期有关，不是轮次+1，年龄就＋1；
针对老年代的扫描，称为Major GC（开销较大，频率较低）
针对新生代的扫描，称为Minor GC（开销较小，频率较高）
1.新new的对象，放入伊甸园中
2.伊甸园中的对象经过第一轮GC，淘汰掉绝大部分。
没有淘汰掉的，经过复制算法，进入幸存区；
3.下一轮GC会对幸存区的对象扫描，再淘汰掉一大批对象。
没有淘汰掉的，经过复制算法，进入另一个幸存区；
由经验规律发现，每轮GC淘汰掉大部分新对象，因此触发复制的对象就很少，避免了复制算法拷贝开销大的问题；
幸存区只占10%，浪费的内存空间小了。
4.随着每轮GC的进行，对象就会再新生代的幸存区来回拷贝，拷贝一次，年龄+1
5.经过一定时间，对象的年龄达到一定阈值。把这个对象拷贝到老年代。
6.进入老年代之后，GC的频率就低了。针对老年代的对象的回收时曹勇 标记整理 的方式处理。
7.占据内存很大的对象直接进入老年代
上述分代回收过程是简化版，真实情况复杂很多！！！
·结语
山高万仞只登一步
转载自 CSDN-专业IT技术社区
原文链接：https://blog.csdn.net/captain376/article/details/166368667
