【JVM】内存区域划分、类加载机制（双亲委派模型图解）、垃圾回收（可达性分析、分代回收）

一、JVM简介

JVM (Java虚拟机) 是执行Java字节码的虚拟机。它是Java平台的核心，并且为Java代码提供了跨平台的能力。JVM 是一种虚拟的计算机，在其上运行的程序是Java字节码，它提供了Java代码在不同操作系统和硬件平台上执行的能力。JVM 将Java字节码解释成机器语言。

二、内存区域划分

JVM本质是就是一个Java进程，会从操作系统申请一大块内存，给Java代码使用，这块内存进一步划分：

其中最核心的就是三个区域：
🚓（1）堆——new出来的对象（成员变量）
🚓（2）栈——维护方法之间的调用关系）（局部变量）
🚓（3）方法区/元数据区——放类加载后的类对象（静态变量）

具体又分成下面五部分：

注意：
🚍（1）虚拟机栈是给Java代码使用的，本地方法栈是给JVM的本地方法使用的
🚍（2）堆和元数据区在一个JVM进程中只有一份，栈和计数器则存在多份，每个线程都有一份
🚍（3）程序计数器记录当前程序执行到哪个指令了，用long类型存储了一个内存地址，这个内存地址就是下个要执行的字节码的地址

三、类加载

3.1 什么是类加载？

把.class文件，加载到内存，得到类对象的过程就叫类加载

3.2 类加载的过程

🚑（1）加载

找到.class文件（双亲委派模型），并读取文件内容

🚑（2）验证

验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是确保Class文件的字节流中包含的信息符合《Java虚拟机规范》的全部约束要求，保证这些信 息被当作代码运行后不会危害虚拟机自身的安全。

🚑（3）准备

给类对象分配内存空间（未初始化的类对象（包括静态变量）的内存空间都是0）

🚑（4）解析

Java 虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程，也就是初始化常量的过程。

🚑（5）初始化

初始化阶段，Java 虚拟机真正开始执行类中编写的 Java 程序代码，将主导权移交给应用程序。初始化阶段就是执行类构造器方法的过程。

3.3 加载过程中的“ 双亲委派模型 ”

首先明确，类加载的过程是由JVM中内置的类加载器完成的。

在JVM中内置了三个类加载器：
（1）Bootstrap ClassLoader：负责加载Java标准库中的类
（2）Extension ClassLoader：负责加载一些非标准但是扩展的库的类
（3）Application ClassLoader：负责加载项目中自己写的类以及第三方库中的类

且上述类加载器存在如下关系：
（1）是（2）的父亲类加载器，（2）是（3）的父亲类加载器

3.4 非必要，不加载

不是JVM一启动就把所有的.class文件都加载了，只有“必要”时加载

“必要”：
🚲（1）创建了这个类的实例
🚲（2）使用了这个类的静态方法\静态属性
🚲（3）使用子类会触发父类的加载

四、垃圾回收

4.1 什么是垃圾回收？

垃圾回收称为GC（Garbage Collection），是一种帮助程序猿自动释放内存的技术

4.2 释放的区域

在JVM中垃圾回收所释放的空间是堆（栈和程序计数器都是随着线程一起销毁，而元数据区存储的是类对象，很少会卸载）

4.3 GC的两个阶段

🚕（1）找垃圾
🚕（2）释放垃圾

4.4 找垃圾

（1）引用计数

Test t = new Test();
Test t2 = t;
1
2

两个缺陷：
（1）浪费内存空间
（2）存在循环引用的情况

循环引用：

（2）可达性分析（JVM）

4.5 释放垃圾

（1）标记清除

（2）复制清除

（3）标记整理

（4）分代回收（JVM）