1.内存区域

1.1程序计数器(线程私有)

• 一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的程序计数器，这类内存也称为“线程私有” 的内存。
• 正在执行 java 方法的话，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址（当前指令的地址） 。如果还是 Native 方法，则为空。
• 这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

1.2虚拟机栈(线程私有)

是描述java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储

• 局部变量表
• 操作数栈
• 动态链接
• 方法出口

等信息。 每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

栈帧（ Frame）是用来存储数据和部分过程结果的数据结构，同时也被用来处理动态链接(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派（ Dispatch Exception）。 栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成（抛出了在方法内未被捕获的异常）都算作方法结束。

1.3本地方法区(线程私有)

本地方法区和 Java Stack 作用类似, 区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为Native 方法服务, 如果一个 VM 实现使用 C-linkage 模型来支持 Native 调用, 那么该栈将会是一个C 栈，但 HotSpot VM 直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

1.4堆（Heap-线程共享） -运行时数据区

是被线程共享的一块内存区域， 创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。 由于现代 VM 采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为:

• 新生代(Eden 区、 From Survivor 区和 To Survivor 区)
• 老年代

1.4.1 逃逸机制

Java 世界中“几乎”所有的对象都在堆中分配，但是，随着JIT 编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化，所有的对象都分配到堆上也渐渐变得不那么“对”了。从 JDK 1.7 开始已经默认开启逃逸分析，如果某些方法中的对象引用没有被返回或者未被外面使用（也就是未逃逸出去），那么对象可以直接在栈上分配内存。

1.5方法区/永久代（线程共享）

即我们常说的永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 加载的

• 类信息
• 常量
• 静态变量
• 即时编译器编译后的代码等数据

HotSpot VM把GC分代收集扩展至方法区, 即使用Java堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存,而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载, 因此收益一般很小)

2.类加载

2.1加载

加载是类加载过程中的一个阶段， 这个阶段会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象， 作为方法区这个类的各种数据的入口。注意这里不一定非得要从一个 Class 文件获取，这里既可以从 ZIP 包中读取（比如从 jar 包和 war 包中读取），也可以在运行时计算生成（动态代理），也可以由其它文件生成（比如将 JSP 文件转换成对应的 Class 类）。

2.2验证

这一阶段的主要目的是为了确保 Class 文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

2.3准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段，即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。注意这里所说的初始值概念，比如一个类变量定义为：

public static int v = 8080;

实际上变量 v 在准备阶段过后的初始值为 0 而不是 8080，将 v 赋值为 8080的 put static 指令是程序被编译后， 存放于类构造器<client>方法之中。但是注意如果声明为：

public static final int v = 8080;

在编译阶段会为 v 生成 ConstantValue 属性，在准备阶段虚拟机会根据 ConstantValue 属性将 v赋值为8080。

2.4解析

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是 class 文件中的：

• CONSTANT_Class_info
• CONSTANT_Field_info
• CONSTANT_Method_info

等类型的常量。

2.5初始化

初始化阶段是类加载最后一个阶段，前面的类加载阶段之后，除了在加载阶段可以自定义类加载器以外，其它操作都由 JVM 主导。到了初始阶段，才开始真正执行类中定义的 Java 程序代码。

2.6类加载机制-双亲委派机制

当一个类收到了类加载请求，他首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类去完成，每一个层次类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到启动类加载其中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候（在它的加载路径下没有找到所需加载的Class）， 子类加载器才会尝试自己去加载。
采用双亲委派的一个好处是比如加载位于 rt.jar 包中的类 java.lang.Object，不管是哪个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载，这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个 Object 对象。

2.7类加载器

虚拟机设计团队把加载动作放到 JVM 外部实现，以便让应用程序决定如何获取所需的类， JVM 提供了 3 种类加载器：

2.7.1启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的， 或通过-Xbootclasspath 参数指定路径中的， 且被虚拟机认可（按文件名识别， 如 rt.jar） 的类。

2.7.2扩展类加载器(Extension ClassLoader)

负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的，或通过 java.ext.dirs 系统变量指定路径中的类库。

2.7.3应用程序类加载器(Application ClassLoader)

负责加载用户路径（classpath）上的类库。JVM 通过双亲委派模型进行类的加载， 当然我们也可以通过继承 java.lang.ClassLoader实现自定义的类加载器。

3.垃圾回收

3.1如何判断对象可以被回收？

3.1.1引用计数

每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时可以回收。

此方法简单，无法解决对象相互循环引用的问题。

3.1.2可达性分析（Reachability Analysis）

从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，不可达对象。 要注意的是，不可达对象不等价于可回收对象， 不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记过程。两次标记后仍然是可回收对象，则将面临回收。

3.2垃圾收集算法

GC最基础的算法有三种： 标记 -清除算法、复制算法、标记-压缩算法，我们常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法。

3.2.1标记 -清除算法

“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一样，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。从图中我们就可以发现，该算法最大的问题是内存碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题

3.2.2复制算法

“复制”（Copying）的收集算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话， Copying 算法的效率会大大降低。

3.2.3标记-压缩算法

标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存

3.2.4分代收集算法

“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分为新生代和老年代，老生代（老年代与标记复制算法 ）的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收，新生代（新生代与复制算法 ）的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同区域选择不同的算法。

3.3Minor GC与Full GC分别在什么时候发生？

• 新生代内存不够用时候发生MGC也叫YGC

• JVM内存不够的时候发生FGC

4.你知道哪些JVM性能调优

4.1设定堆内存大小

-Xmx：堆内存最大限制。

4.2设定新生代大小

新生代不宜太小，否则会有大量对象涌入老年代

• -XX:NewSize：新生代大小
• -XX:NewRatio 新生代和老生代占比
• -XX:SurvivorRatio：伊甸园空间和幸存者空间的占比

4.3设定垃圾回收器

• 年轻代用 -XX:+UseParNewGC
• 年老代用-XX:+UseConcMarkSweepGC

5.JAVA 四中引用类型

5.1强引用

在 Java 中最常见的就是强引用， 把一个对象赋给一个引用变量，这个引用变量就是一个强引用。当一个对象被强引用变量引用时，它处于可达状态，它是不可能被垃圾回收机制回收的，即使该对象以后永远都不会被用到 JVM 也不会回收。因此强引用是造成 Java 内存泄漏的主要原因之一。

5.2软引用

软引用需要用 SoftReference 类来实现，对于只有软引用的对象来说，当系统内存足够时它不会被回收，当系统内存空间不足时它会被回收。软引用通常用在对内存敏感的程序中。

可用场景： 创建缓存的时候，创建的对象放进缓存中，当内存不足时，JVM就会回收早先创建的对象。

5.3弱引用

弱引用需要用 WeakReference 类来实现，它比软引用的生存期更短，对于只有弱引用的对象来说，只要垃圾回收机制一运行，不管 JVM 的内存空间是否足够，总会回收该对象占用的内存。

可用场景： Java源码中的 java.util.WeakHashMap 中的 key 就是使用弱引用，我的理解就是，一旦我不需要某个引用，JVM会自动帮我处理它，这样我就不需要做其它操作。

5.4虚引用

虚引用需要 PhantomReference 类来实现，它不能单独使用，必须和引用队列联合使用。 虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。

可用场景： 对象销毁前的一些操作，比如说资源释放等。** Object.finalize() 虽然也可以做这类动作，但是这个方式即不安全又低效

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