JVM運行內存的分類

• 程序計數器：當前線程所執行的字節碼的行號指示器，用於記錄正在執行的虛擬機字節指令地址，線程私有
  注：如果正在執行的是Native方法，計數器值則為空
• Java虛擬棧：存放基本數據類型、對象的引用、方法出口等，線程私有
• Native方法棧：和虛擬棧相似，只不過它服務於Native方法，線程私有
• Java堆：java內存最大的一塊，所有對象實例、數組都存放在java堆，GC回收的地方，線程共享
• 方法區：存放已被加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼數據等。（即永久帶），回收目標主要是常量池的回收和類型的卸載，各線程共享

Java內存堆和棧區別

• 棧內存用來存儲基本類型的變量和對象的引用變量，堆內存用來存儲Java中的對象，無論是
  成員變量，局部變量，還是類變量，它們指向的對象都存儲在堆內存中
• 棧內存歸屬於單個線程，每個線程都會有一個棧內存，其存儲的變量只能在其所屬線程中可見，即棧內存可以理解成線程的私有內存，堆內存中的對象對所有線程可見。堆內存中的對象可以被所有線程訪問
• 如果棧內存沒有可用的空間存儲方法調用和局部變量，JVM會拋出java.lang.StackOverFlowError，如果是堆內存沒有可用的空間存儲生成的對象，JVM會拋出java.lang.OutOfMemoryError
• 棧的內存要遠遠小於堆內存，如果你使用遞歸的話，那麼你的棧很快就會充滿，-Xss選項設置棧內存的大小。-Xms選項可以設置堆的開始時的大小

Java四引用

• 強引用（StrongReference）強引用是使用最普遍的引用。如果一個對象具有強引用，那垃圾回收器絕不會回收它。當內存空間不足，Java虛擬機寧願拋出OutOfMemoryError錯誤，使程序異常終止，也不會靠隨意回收具有強引用的對象來解決內存不足的問題
• 軟引用（SoftReference）
  如果內存空間不足了，就會回收這些對象的內存。只要垃圾回收器沒有回收它，軟引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，如果軟引用所引用的對象被垃圾回收器回收，Java虛擬機就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用隊列中
• 弱引用（WeakReference）
  弱引用與軟引用的區別在於：只具有弱引用的對象擁有更短暫的生命週期。在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內存區域的過程中，一旦發現了只具有弱引用的對象，不管當前內存空間足夠與否，都會回收它的內存。
  弱引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，如果弱引用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用隊列中
• 虛引用（PhantomReference）
  虛引用在任何時候都可能被垃圾回收器回收，主要用來跟蹤對象被垃圾回收器回收的活動，被回收時會收到一個系統通知。虛引用與軟引用和弱引用的一個區別在於：虛引用必須和引用隊列 （ReferenceQueue）聯合使用。當垃圾回收器準備回收一個對象時，如果發現它還有虛引用，就會在回收對象的內存之前，把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中。

GC回收機制

• Java中對象是採用new或者反射的方法創建的，這些對象的創建都是在堆（Heap）中分配的，所有對象的回收都是由Java虛擬機通過垃圾回收機制完成的。GC為了能夠正確釋放對象，會監控每個對象的運行狀況，對他們的申請、引用、被引用、賦值等狀況進行監控
• Java程序員不用擔心內存管理，因為垃圾收集器會自動進行管理
• 可以調用下面的方法之一：System.gc() 或Runtime.getRuntime().gc() ，但JVM可以屏蔽掉顯示的垃圾回收調用

GC 標記對象的死活

• 引用計數法：給對象添加一個引用計數器,沒當被引用的時候,計數器的值就加一。引用失效的時候減一,當計數器的值為 0 的時候就表示改對象可以被 GC 回收了，弊端:A->B,B->A,那麼 AB 將永遠不會被回收了。也就是引用有環的情況
• 根搜索算法(可達性算法) GC Roots Tracing：通過一個叫 GC Roots 的對象作為起點,從這些結點開始向下搜索,搜索所走過的路徑稱為引用鏈,當一個對象沒有與任何的引用鏈相連的時候則改對象就可以被。 GC 回收回收了Roots 包括：java 虛擬機棧中引用的對象,本地方法棧中引用的對象,方法區中常量引用的對象,方法區中靜態屬性引用的對象

• 在Java語言裡，可作為GC Roots的對象包括以下幾種：

虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中的引用的對象

方法區中的類靜態屬性引用的對象

方法區中的常量引用的對象。

本地方法棧中JNI(即一般說的Native方法)的引用的對象。

GC回收算法

• 標記-清除法：標記出沒有用的對象，然後一個一個回收掉缺點：標記和清除兩個過程效率不高，產生內存碎片導致需要分配較大對象時無法找到足夠的連續內存而需要觸發一次GC操作
• 複製算法: 按照容量劃分二個大小相等的內存區域，當一塊用完的時候將活著的對象複製到另一塊上，然後再把已使用的內存空間一次清理掉缺點：將內存縮小為了原來的一半
• 標記-整理法：標記出沒有用的對象，讓所有存活的對象都向一端移動，然後直接清除掉端邊界以外的內優點：解決了標記- 清除算法導致的內存碎片問題和在存活率較高時複製算法效率低的問題。
• 分代回收：根據對象存活週期的不同將內存劃分為幾塊，一般是新生代和老年代，新生代基本採用複製算法，老年代採用標記整理算法

內存分配與回收策略

• 結構（堆大小 = 新生代 + 老年代 ）：新生代(1/3)(初始對象，生命週期短)：Eden 區、survivior 0、survivior 1（ 8 : 1 : 1）老年代(2/3)(長時間存在的對象)
• 一般小型的對象都會在 Eden 區上分配，如果Eden區無法分配，那麼嘗試把活著的對象放到survivor0中去（Minor GC）如果survivor0可以放入，那麼放入之後清除Eden區如果survivor0不可以放入，那麼嘗試把Eden和survivor0的存活對象放到survivor1中如果survivor1可以放入，那麼放入survivor1之後清除Eden和survivor0，之後再把survivor1中的對象複製到survivor0中，保持survivor1一直為空。如果survivor1不可以放入，那麼直接把它們放入到老年代中，並清除Eden和survivor0，這個過程也稱為分配擔保（Full GC）
• 大對象、長期存活的對象則直接進入老年代
• 動態對象年齡判定
• 空間分配擔保，Full GC...

GC垃圾收集器

• Serial New收集器是針對新生代的收集器，採用的是複製算法
• Parallel New（並行）收集器，新生代採用複製算法，老年代採用標記整理
• Parallel Scavenge（並行）收集器，針對新生代，採用複製收集算法
• Serial Old（串行）收集器，新生代採用複製，老年代採用標記清理
• Parallel Old（並行）收集器，針對老年代，標記整理
• CMS收集器，基於標記清理
• G1收集器(JDK)：整體上是基於標記清理，局部採用複製
• 綜上：新生代基本採用複製算法，老年代採用標記整理算法。cms採用標記清理

JVM提供了3種類加載器

• 啟動類加載器Bootstrap ClassLoader(負責加載 JAVA_HOME\\lib rt.jar)
• 擴展類加載器Extension ClassLoader(負責加載 JAVA_HOME\\lib\\ext)
• 應用程序類加載器ApplicationClassLoader(負責加載用戶路徑（classpath）上的類庫)

Java類加載機制

• 概念：虛擬機把描述類的數據文件（字節碼）加載到內存，並對數據進行驗證、準備、解析以及類初始化，最終形成可以被虛擬機直接使用的java類型（java.lang.Class對象）
• 類的生命週期：加載過程：通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進制字節流，將這個字節流所代表的靜態存儲結構轉化為方法區的運行時數據結構。在內存中(方法區)生成一個代表這個類的java.lang.Class對象，作為方法區這個類的各種數據的訪問入口；驗證過程：為了確保Class文件的字節流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，文件格式驗證、元數據驗證、字節碼驗證、符號引用驗證準備過程：正式為類屬性分配內存並設置類屬性初始值的階段，這些內存都將在方法區中進行分配解析階段：虛擬機將常量池內的符號引用替換為直接引用的過程初始化階段：類初始化階段是類加載過程的最後一步。初始化階段就是執行類構造器<clint>()方法的過程使用階段：卸載階段：/<clint>
• Java類加載器：類加載器負責加載所有的類，同一個類(一個類用其全限定類名(包名加類名)標誌)只會被加載一次Bootstrap ClassLoader:根類加載器，負責加載java的核心類，它不是java.lang.ClassLoader的子類，而是由JVM自身實現Extension ClassLoader:擴展類加載器，擴展類加載器的加載路徑是JDK目錄下jre/lib/ext,擴展類的getParent()方法返回null,實際上擴展類加載器的父類加載器是根加載器，只是根加載器並不是Java實現的System ClassLoader:系統(應用)類加載器，它負責在JVM啟動時加載來自java命令的-classpath選項、java.class.path系統屬性或CLASSPATH環境變量所指定的jar包和類路徑。程序可以通過getSystemClassLoader()來獲取系統類加載器。系統加載器的加載路徑是程序運行的當前路徑
• 雙親委派模型的工作過程：首先會先查找當前ClassLoader是否加載過此類，有就返回；如果沒有，查詢父ClassLoader是否已經加載過此類，如果已經加載過,就直接返回Parent加載的類；如果整個類加載器體系上的ClassLoader都沒有加載過，才由當前ClassLoader加載(調用findClass)，整個過程類似循環鏈表一樣。
• 雙親委託機制的作用：共享功能：可以避免重複加載，當父親已經加載了該類的時候，子類不需要再次加載，一些Framework層級的類一旦被頂層的ClassLoader加載過就緩存在內存裡面，以後任何地方用到都不需要重新加載。隔離功能：因為String已經在啟動時被加載，所以用戶自定義類是無法加載一個自定義的類裝載器，保證java/Android核心類庫的純淨和安全，防止惡意加載。
• 如何打破雙親委派模型？雙親委派模型的邏輯都在loadClass()中，重寫loaderClass()，一般是重寫findClass()的系統自帶的三個類加載器都加載特定目錄下的類，如果我們自己的類加載器放在一個特殊的目錄，那麼系統的加載器就無法加載，也就是最終還是由我們自己的加載器加載
• 自定義ClassLoader：loadClass(String name,boolean resolve)：根據指定的二進制名稱加載類findClass(String name)： 根據二進制名稱來查找類直接使用或繼承已有的ClassLoader實現：java.net.URLClassLoader、java.security.SecureClassLoader、 java.rmi.server.RMIClassLoader在調用loadClass()，會先根據委派模型在父加載器中加載，如果加載失敗，則會調用自己的findClass方法來完成加載

引起類加載操作的五個行為

• 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic這四條字節碼指令
• 反射調用的時候，如果類沒有進行過初始化，則需要先觸發其初始化
• 子類初始化的時候，如果其父類還沒初始化，則需先觸發其父類的初始化
• 虛擬機執行主類的時候(有 main(string[] args))
• JDK1.7 動態語言支持

Java對象創建時機

• 使用new關鍵字創建對象
• 使用Class類的newInstance方法(反射機制)
• 使用Constructor類的newInstance方法(反射機制)
• 使用Clone方法創建對象
• 使用(反)序列化機制創建對象

類實例化順序

比如父類靜態數據，構造函數，字段，子類靜態數據，構造函數，字段他們的執行順序

• 先靜態、先父後子
• 先靜態：父靜態 > 子靜態
• 優先級： 父類 > 子類靜態代碼塊 > 非靜態代碼塊 > 構造函數
• 一個類的實例化過程： （1）父類中的static 代碼塊，當前類的static （2）順序執行父類的普通代碼塊 （3）父類的構造函數 （4）子類普通代碼塊 （5）子類（當前類）的構造函數，按順序執行。 （6）子類方法的執行。

垃圾回收器

• Serial收集器，串行收集器是最古老，最穩定以及效率高的收集器，可能會產生較長的停頓，只使用一個線程去回收。
• ParNew收集器，ParNew收集器其實就是Serial收集器的多線程版本。
• Parallel收集器，Parallel Scavenge收集器類似ParNew收集器，Parallel收集器更關注系統的吞吐量。
• Parallel Old 收集器，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多線程和“標記－整理”算法
• CMS收集器，CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器。
• G1收集器，G1 (Garbage-First)是一款面向服務器的垃圾收集器,主要針對配備多顆處理器及大容量內存的機器. 以極高概率滿足GC停頓時間要求的同時,還具備高吞吐量性能特徵