如何理解JVM

• JVM、JDK、JRK的概念
• 什么是JVM?
• JVM能够跨平台的原因
• 运行时数据区
• • 堆区
  • 方法区
  • 栈区
• JVM如何确定垃圾
• 垃圾回收算法
• JVM的类加载阶段
• 类加载器
• 双亲委派模型

JDK是Java Development Kit，它是功能齐全的JavaSDK，它拥有JRE所拥有的一切，还有编译器(javac)和工具(javadoc、jdb)，能够创建和编译程序。

JRE是Java运行时的环境，它时运行已编译好的Java程序所需所有内容的集合，包括JVM，Java类库，Java命令和其他一些基本构建，但是JRE不能独立创建新程序。

JVM是运行Java字节码的虚拟机，包括一个类加载器子系统、运行时数据区、执行引擎和本地接口库。其中，类加载器子系统用于将编译好的字节码文件class加载到JVM中，运行时数据区用于存储JVM运行时产生的数据，包括方法区，堆区，本地方法栈，虚拟机栈和程序计数器；执行引擎包括了即时编译器和垃圾回收器，即时编译器用于将字节码文件class编译成机器码，而垃圾回收器用于回收JVM运行时不再使用的对象；本地接口库用于调用本地方法库与操作系统交互，完成具体的指令操作。

Java源文件在通过编译器后被编译成相应的字节码文件class，字节码又被JVM中的解释器编译成机器码，然后运行在不同的操作系统上，每种操作系统的解释器都不同，但是基于解释器实现的虚拟机是相同的，可以理解为，在运行时编译器线程将字节码文件动态编译成本地平台机器码。

用于存放JVM运行时创建的对象。由于现代JVM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、老年代和永久代。

用于存储常量、静态变量、类信息（类的版本，字段，方法，接口表述）、即时编译器编译后的机器码、运行时常量池等数据。

用于存放基本数据类型的数据、对象的引用和临时变量。

用new创建的对象在堆区，函数中的临时变量在栈区，Java中的字符串在方法区。Java方法执行内存模型，用于存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，是线程隔离的。

Java采用引用计数法和可达性分析来确定对象是否应该被回收。其中，引用计数法容易产生循坏引用的问题，可达性分析通过根搜索算法来实现，其中根搜索算法以一系列GC Roots的点作为起点向下搜索，在一个对象到任何GC Roots都没有引用链时，说明其已经死亡了。根搜索算法主要是针对栈区中的引用，方法区的静态引用和JNI中的引用展开分析。

1. 引用计数算法: 对引用的对象部署计时器
2. 复制算法：对Eden中的幸存to、from区进行来回复制；
3. 标记清除算法：扫描对象并对使用的对象进行标记，对没有标记的对象进行清除。好处：不需要额外的空间；坏处：两次扫描浪费时间且会产生内存碎片。
4. 标记压缩算法：对标记的对象向前存在的空位移动，减少内存碎片。好处：不存在内存碎片；坏处：增加移动成本。

GC采用分代收集算法，即对新生区采用复制算法，对老年区采用标记清除和标记压缩算法混合实现。

分为5个阶段：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载

1. 加载： 指JVM读取字节码文件，并且根据字节码文件描述创建对象的过程。类加载过程主要包括将字节码文件读取到运行时数据区的方法区内，在堆中创建对象，并封装类在方法区的数据结构过程。
2. 验证：主要用于包装字节码文件符合当前虚拟机的要求，保障虚拟机自身安全，只有通过验证的字节码文件才能被JVM加载。
3. 准备：主要工作是在方法区中为类变量分配空间并设置类中变量的初始值。
4. 解析：JVM会将常量池中的符号引用替换成直接引用。
5. 初始化：主要是为类进行初始化。

1. 启动类加载器： 负责加载JAVA_HOME/lib目录中或-Xbootclasspath参数指定的路径中被虚拟机认可的类
2. 扩展类加载器：负责加载JAVA_HOME/lib/ext目录中或java.ext.dirs系统变量指定路径的类
3. 应用程序类加载器：负责加载用户路径classpath上的类库
4. 自定义类加载器：继承java.lang.classLoader实现的

如何一个类受到类加载请求，自己不会去加载这个类，而是将类加载请求委派给父类加载器，这样一层层向上传递，直到启动类加载器。只有当父类加载器无法加载时，子加载器才会尝试自己去加载。

作用： 保障类的唯一性和安全性。