简单介绍JVM

1.什么是JVM？

JVM就是Java虚拟机【Java Virtual Machine】，简称JVM。主要部分包括类加载子系统，运行时数据区，执行引擎，本地方法库等，接下来我们一一介绍

2.类加载子系统

JVM中运行的就是我们日常写的JAVA代码，代码经过编译加生成.class文件，在经过类加载子系统加载到内存中，如图：

3.JVM运行时数据区

3.1方法区（内存共享）

存储的就是类对象，包括类方法和对象方法
存储数据是公共的，所有线程都可以访问这个区域

补充：方法区别称
JDK7称为永久代
JDK8及以后称为元空间

补充**：如何区别类方法和对对象方法？**
对象方法调用时会有一个隐式this引用，表示当前对象自己，而类对象全局统一。

3.2堆（内存共享）

用来存放在代码中用new关键字创建的对象。也是JVM中内存使用最大的区域。

3.3JAVA虚拟机栈（线程私有）

每创建一个线程都会在内存中创建一个对应的虚拟机栈，栈中存放的是栈帧。
该线程每调用一个方法虚拟机中就会入栈一个栈帧，栈帧中存储的信息与该方法息息相关，主要包括局部变量表，操作站栈，动态连接，方法返回地址，如图：

所以当某线程虚拟机栈空了，也就说明该线程中的方法已经执行完毕，反之亦然。

3.4本地方法栈

调用本地方法时使用的栈

3.5程序计数器（线程私有）

用来记录线程当前执行到了哪一行，下次CPU调度时从计数器位置开始执行，（多线程）

搞懂了这些部分分别是做什么的，我们再来说**.class文件时如何被JVM加载并运行**

1.类加载子系统把.class文件加载到运行时数据区。

2.将类对象，类方法和对象方法存在方法区，后续new对象可以直接从这里找到模板，以便进行对象创建操作。

3.new 出来的对象全部放在堆区。

4.创建的每个线程分配一个虚拟机栈，线程中被调用的方法信息记录在栈帧中并依次入栈，可以说栈中存的是线程对方法的调用层级。

5.本地方法栈中存的是本地方法的调用层级。

6.程序计数器，记录的是当前线程的执行的行号。

4.JVM类加载过程

4.1加载

通过类的全限定名找到所有的.class文件，加载到内存中

4.2验证

验证.class文件是否符合JVM标准

4.3准备

为静态变量以及静态方法分配内存空间并按照数据类型设置初始值（例如：int 初始值为0）。

4.4解析

JVM把常量池中的符号引用（例如：int 符号引用为I）替换为真实引用

4.5初始化

执行类的初始化代码（被static修饰的）

4.6使用

使用的也就是刚刚加载的类，所以使用阶段也是new对象，执行构造方法和父类构造方法的阶段。

4.7卸载

程序停止时–从JVM中卸载。

5.双亲委派模型

双亲委派模型是Java类加载器的一种工作模式，该模式主要用于JVM类加载阶段，用于保证JDK中定义的类不被恶意修改。以下是它的工作图：

具体流程：
1.当创建一个类时，先从应用加载器开始向上转发，一直到启动加载器
2启动加载器在自己路径下找这个类，若找到则加载，没有则向下转发给扩展加载器
3.扩展加载器在自己路径下找这个类，若找到则加载，没有则向下转发给应用程序加载器
4.应用程序加载器在自己路径下找这个类，找到则加载，找不到则报异常或错误

6.垃圾回收

说完了类的加载和卸载，我们来讲对象是如何被回收的，毕竟我们前面讲堆区是JVM中使用内存最大的区域，为什么最大？因为程线程中创建的各种对象多呗，有时一个对象被创建可能仅仅使用一次就不用了，对于这些对象我们要及时回收，不然放那不管是占内存的。

那垃圾回收中的“垃圾”其实也就是不再使用的对象，垃圾回收也就是回收对象占用的堆内存。

所以问题就在于如何标识对象是否死亡？

6.1引用计数算法

核心思想：对于堆中对象，引用一次计数加一，消除引用一次计数减一，当堆中对象引用计数为0时表示该对象已经死亡。

该算法缺点：内存泄漏----堆中某个对象对应的内存空间永远也回收不了。
举个例子：

经过上诉一番操作，t1对象和t2对象虽然还未死，但是：t1.instance所引用的对象永远也访问不了，那这个内存就回收不了，所以这种算法我们一般不用。

6.2可达性分析算法

核心思想：通过某一个根节点（GC root）出发访问不到某个对象，则判定该对象死亡，本轮GC标记，下轮GC回收内存空间。

6.3标记-清除算法

判定哪些对象已死亡需要回收我们OK了，那么如何回收死亡对象呢？

首先登场的时标记-清除算法，工作原理如下图：

GC：一次垃圾回收，垃圾回收的时候会停止所有用户进程（STW，Stop The World）

缺点：会产生大量不连续的空间碎片（看图也能看出来）
导致如果有一个大对象将会没有足够的内存空间存放-------》导致再次触发GC-------》再次触发STW，而GC的时间是不可控的，一秒一天一周都有可能，随着计算机和网络的发展，这样的时间成本是不可接受的。

6.4复制算法

工作原理如下图：

核心思想：将内存区域划分为两个大小相等的区域，区域1来放对象，区域2暂时空闲，当GC开始时，先将区域未死亡对象复制到区域2并按照内存地址顺序整理好，然后全面清除区域1，完成一次完整GC。

优点：解决了内存空间不连续的问题。
缺点：空间利用率不高，只有一半，如果要存储8G对象就要准备至少16G空间。

6.5标记整理算法

核心思想：每回收一次对象后，将剩余对象向一端整理。，具体如下图：

核心思想：在回收死亡对象之后将剩余对象向一端移动。
优点：空间利用率提升了，不再是50%了。
缺点：在移动对象的过程中效率势必会受很大影响。

6.6分代算法（GC中真正使用的算法）

核心思想：将整个内存区域分为新生代（占内存三分之一）和老年代（占内存三分之二）
新生代用来存放刚new 出来的对象，大部分“朝生暮死”老年代用来存放在新生代经历多次GC而未被回收的对象。
新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。
新生代又分为Eden区，From区和To区，Eden区占新生代内存的五分之四，剩余由From区和To区占有。

具体回收过程如下图：

每个对象的对象头中有一个字段记录着该对象“年龄”，每GC一次而未被回收则年龄加一，在新生代中，年龄超过某个特定值（一般默认为15）则会被强制移到老年代。