JVM内存管理

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根据JVM规范，JVM把内存划分成了如下几个区域：

1. 方法区（Method Area）
2. 堆区（Heap）
3. 虚拟机栈（VM Stack）
4. 本地方法栈（Native Method Stack）
5. 程序计数器（Program Counter Register）

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其中，方法区和堆所有线程共享。

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1.1方法区（Method Area）

概念：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码数据等。

方法区也是各个线程共享的内存区域，它用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。方法区域又被称为“永久代”，但这仅仅对于Sun HotSpot来讲，JRockit和IBM J9虚拟机中并不存在永久代的概念。Java虚拟机规范把方法区描述为Java堆的一个逻辑部分，而且它和Java Heap一样不需要连续的内存，可以选择固定大小或可扩展，另外，虚拟机规范允许该区域可以选择不实现垃圾回收。相对而言，垃圾收集行为在这个区域比较少出现。该区域的内存回收目标主要针是对废弃常量的和无用类的回收。运行时常量池是方法区的一部分，Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Class文件常量池），用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。运行时常量池相对于Class文件常量池的另一个重要特征是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只能在编译期产生，也就是并非预置入Class文件中的常量池的内容才能进入方法区的运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用比较多的是String类的intern（）方法。

根据Java虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

1.2Java堆（Java Heap）

Java Heap是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，它是所有线程共享的一块内存区域。几乎所有的对象实例和数组都在这类分配内存。Java Heap是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为“GC堆”。

根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以处在物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。如果在堆中没有内存可分配时，并且堆也无法扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

1.3Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）

该区域也是线程私有的，它的生命周期也与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧，栈它是用于支持续虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。对于执行引擎来讲，活动线程中，只有栈顶的栈帧是有效的，称为当前栈帧，这个栈帧所关联的方法称为当前方法，执行引擎所运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址和一些额外的附加信息。在编译程序代码时，栈帧中需要多大的局部变量表、多深的操作数栈都已经完全确定了，并且写入了方法表的Code属性之中。因此，一个栈帧需要分配多少内存，不会受到程序运行期变量数据的影响，而仅仅取决于具体的虚拟机实现。一个方法调用的过程就是一个栈帧从 VM 栈入栈到出栈的过程。（平时说的「堆和栈」的栈就是他了）

在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：

• 1、如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常。

• 2、如果虚拟机在动态扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。

局部变量表

• 基本数据类型(byte,short,int,long,float,double,boolean)
• 引用类型(reference 类型，可能是指向一个对象起始地址的引用指针，或是指向另一个引用指针的引用)
• returnAddress 类型（我理解的是方法返回值类型）

局部变量表是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量，其中存放的数据的类型是编译期可知的各种基本数据类型、对象引用（reference）和returnAddress类型（它指向了一条字节码指令的地址）。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，即在Java程序被编译成Class文件时，就确定了所需分配的最大局部变量表的容量。当进入一个方法时，这个方法需要在栈中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

操作数栈

操作数栈又常被称为操作栈，操作数栈的最大深度也是在编译的时候就确定了。

Java虚拟机的解释执行引擎称为“基于栈的执行引擎”，其中所指的“栈”就是操作数栈。因此我们也称Java虚拟机是基于栈的，这点不同于Android虚拟机，Android虚拟机是基于寄存器的。

基于栈的指令集最主要的优点是可移植性强，主要的缺点是执行速度相对会慢些；而由于寄存器由硬件直接提供，所以基于寄存器指令集最主要的优点是执行速度快，主要的缺点是可移植性差。

动态连接

每个栈帧都包含一个指向运行时常量池（在方法区中，后面介绍）中该栈帧所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接。Class文件的常量池中存在有大量的符号引用，字节码中的方法调用指令就以常量池中指向方法的符号引用为参数。这些符号引用，一部分会在类加载阶段或第一次使用的时候转化为直接引用（如final、static域等），称为静态解析，另一部分将在每一次的运行期间转化为直接引用，这部分称为动态连接。

方法返回地址

当一个方法被执行后，有两种方式退出该方法：执行引擎遇到了任意一个方法返回的字节码指令或遇到了异常，并且该异常没有在方法体内得到处理。无论采用何种退出方式，在方法退出之后，都需要返回到方法被调用的位置，程序才能继续执行。方法返回时可能需要在栈帧中保存一些信息，用来帮助恢复它的上层方法的执行状态。一般来说，方法正常退出时，调用者的PC计数器的值就可以作为返回地址，栈帧中很可能保存了这个计数器值，而方法异常退出时，返回地址是要通过异常处理器来确定的，栈帧中一般不会保存这部分信息。

方法退出的过程实际上等同于把当前栈帧出站，因此退出时可能执行的操作有：恢复上层方法的局部变量表和操作数栈，如果有返回值，则把它压入调用者栈帧的操作数栈中，调整PC计数器的值以指向方法调用指令后面的一条指令。

1.4 本地方法栈（Native Method Stacks）

该区域与虚拟机栈所发挥的作用非常相似，只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为使用到的本地操作系统（Native）方法服务。

1.5 程序计数器(Program Counter Register)

一块较小的内存空间，它是当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时通过改变该计数器的值来选择下一条需要执行的字节码指令，分支、跳转、循环等基础功能都要依赖它来实现。每条线程都有一个独立的的程序计数器，各线程间的计数器互不影响，因此该区域是线程私有的。

当线程在执行一个Java方法时，该计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，当线程在执行的是Native方法（调用本地操作系统方法）时，该计数器的值为空。另外，该内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中么有规定任何OOM（内存溢出：OutOfMemoryError）情况的区域。

内存泄漏和内存溢出的差别

• 内存泄露是指分配出去的内存没有被回收回来，由于失去了对该内存区域的控制，因而造成了资源的浪费。Java中一般不会产生内存泄露，因为有垃圾回收器自动回收垃圾，但这也不绝对，当我们new了对象，并保存了其引用，但是后面一直没用它，而垃圾回收器又不会去回收它，这边会造成内存泄露，

• 内存溢出是指程序所需要的内存超出了系统所能分配的内存（包括动态扩展）的上限。

内存溢出测试法

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这里有一点要重点说明，在多线程情况下，给每个线程的栈分配的内存越大，反而越容易产生内存溢出异常。

类型擦除

Java语言在JDK1.5之后引入的泛型实际上只在程序源码中存在，在编译后的字节码文件中，就已经被替换为了原来的原生类型，并且在相应的地方插入了强制转型代码，因此对于运行期的Java语言来说，ArrayList<String>和ArrayList<Integer>就是同一个类。所以泛型技术实际上是Java语言的一颗语法糖，Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除，基于这种方法实现的泛型被称为伪泛型。

Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();  
map.put(1,"No.1");  
map.put(2,"No.2");  
System.out.println(map.get(1));  
System.out.println(map.get(2));  

将这段Java代码编译成Class文件，然后再用字节码反编译工具进行反编译后，将会发现泛型都变回了原生类型，如下面的代码所示：

Map map = new HashMap();  
map.put(1,"No.1");  
map.put(2,"No.2");  
System.out.println((String)map.get(1));  
System.out.println((String)map.get(2));  

堆里面的分区

Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，所有对象和数组都在堆上进行内存分配。为了进行高效的垃圾回收，虚拟机把堆内存划分成新生代、老年代和永久代（1.8中无永久代，使用metaspace(元空间)实现）三块区域。

Java堆是垃圾回收器管理的主要区域，百分之九十九的垃圾回收发生在Java堆，另外百分之一发生在方法区

当前JVM对于堆的垃圾回收，采用分代收集的策略。根据堆中对象的存活周期将堆内存分为新生代和老年代。在新生代中，每次垃圾回收都有大批对象死去，只有少量存活。而老年代中存放的对象存活率高。

这样划分的目的是为了使 JVM 能够更好的管理堆内存中的对象，包括内存的分配以及回收。

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• 新生代：Young Generation，主要用来存放新生的对象。新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域：Eden、From Survivor、To Survivor。

• 老年代：Old Generation或者称作Tenured Generation，主要存放应用程序声明周期长的内存对象。

• 永久代：（方法区，不属于java堆，另一个别名为“非堆Non-Heap”但是一般查看PrintGCDetails都会带上PermGen区）是指内存的永久保存区域，主要存放Class和Meta的信息,Class在被 Load的时候被放入PermGen space区域. 它和和存放Instance的Heap区域不同,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，所以如果你的应用会加载很多Class的话,就很可能出现PermGen space错误。

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新生代

新生代中98%的对象都是”朝生夕死”的，所以并不需要按照1 : 1的比例来划分内存空间，而是将内存(新生代内存)分为一块较大的Eden(伊甸园)空间和两块较小的Survivor(幸存者)空间，每次使用Eden和其中一块Survivor（两个Survivor区域一个称为From区，另一个称为To区域）。

当进行垃圾回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象一次性复制到另一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。(复制算法)

当Survivor空间不够用时，则需要依赖其他内存(老年代)进行分配担保。

HotSpot默认Eden与Survivor的大小比例是8 : 1，也就是说Eden:Survivor From : Survivor To = 8:1:1。所以每次新生代可用内存空间为整个新生代容量的90%,而剩下的10%用来存放回收后存活的对象。

HotSpot实现的复制算法流程如下:

• 1. 当Eden区满的时候,会触发第一次Minor gc,把还活着的对象拷贝到Survivor From区；当Eden区再次触发Minor gc的时候,会扫描Eden区和From区域,对两个区域进行垃圾回收,经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域,并将Eden和From区域清空。
• 2. 当后续Eden又发生Minor gc的时候,会对Eden和To区域进行垃圾回收,存活的对象复制到From区域,并将Eden和To区域清空。

• 3. 部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代。

从上面的步骤可以发现，两个幸存者空间，必须有一个是保持空的。

对象在刚刚被创建之后，是保存在伊甸园空间的（Eden）。那些长期存活的对象会经由幸存者空间（Survivor）转存到老年代空间（Old generation）。

也有例外出现，对于一些比较大的对象（需要分配一块比较大的连续内存空间）则直接进入到老年代。一般在Survivor 空间不足的情况下发生。

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发生在新生代的垃圾回收成为Minor GC，Minor GC又称为新生代GC，因为新生代对象大多都具备朝生夕灭的特性，因此Minor GC(采用复制算法)非常频繁，一般回收速度也比较快。

Young GC （又称Minor GC）每次都会引起全线停顿(Stop-The-World)，暂停所有的应用线程，停顿时间相对老年代GC的造成的停顿，几乎可以忽略不计·

老年代

老年代主要接收由年轻代发送过来的对象，一般情况下，经过了数次Minor GC 之后还会保存下来的对象才会进入到老年代。如果要保存的对象超过了伊甸园区的大小，此对象也将直接保存在老年代之中，当老年代内存不足时，将引发 “major GC”，即，“Full GC”。

老年代的对象比较稳定，所以MajorGC不会频繁执行。老年代使用标记整理算法。

发生在老年代的GC称为Full GC，又称为Major GC，其经常会伴随至少一次的Minor GC(并非绝对，在Parallel Scavenge收集器中就有直接进行Full GC的策略选择过程)。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

• 对象没有变得不可达，并且从新生代周期中存活了下来，会被拷贝到这里
• 该区域分配的空间要比新生代多。
• GC次数要比新生代少得多。
• 对象从老年代中被回收的过程，称为 Full GC 或者 Major GC
• Major GC 的时间比 Minor GC 要更长
• 回收算法：标记-整理算法

触发MinorGC的条件：

1 在进行MajorGC之前，一般都先进行了一次MinorGC，使得有新生代的对象进入老年代，当老年代空间不足时就会触发MajorGC。
2 当无法找到足够大的连续空间分配给新创建的较大对象时，也会触发MajorGC进行垃圾回收腾出空间。

当老年代也满了装不下的时候，就会抛出OOM。

永久代

指内存的永久保存区域，主要存放Class和Meta（元数据）的信息。
Class在被加载的时候元数据信息会放入永久区域，但是GC不会在主程序运行的时候清除永久代的信息。所以这也导致永久代的信息会随着类加载的增多而膨胀，最终导致OOM。

永久代是Hotspot虚拟机特有的概念，是方法区的一种实现，别的JVM都没有这个东西。在Java 8中，永久代被彻底移除，取而代之的是另一块与堆不相连的本地内存——元空间。唯一到的区别是，永久代使用的是JVM的堆内存空间，而元空间使用的是物理内存，直接受到本机的物理内存限制。

永久代或者“Perm Gen”包含了JVM需要的应用元数据，这些元数据描述了在应用里使用的类和方法。注意，永久代不是Java堆内存的一部分。永久代存放JVM运行时使用的类。永久代同样包含了Java SE库的类和方法。永久代的对象在full GC时进行垃圾收集。

老年代总节

• 也称为方法区（即Java内存模型中的方法区）
• 保存类常量以及字符串常量
• 发生在这个区域的GC事件也被算为Major GC

发生GC的条件非常严苛，必须符合以下三种条件：

1.所有实例被回收
2.加载该类的ClassLoader被回收
3.Class对象无法通过任何途径访问（包括反射）

占用比例

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对象创建方法，对象的内存分配，对象的访问定位。

对内存分配情况分析最常见的示例便是对象实例化:

Object obj = new Object();

这段代码的执行会涉及java栈、Java堆、方法区三个最重要的内存区域。假设该语句出现在方法体中，obj会作为引用类型（reference）的数据保存在Java栈的本地变量表中，而会在Java堆中保存该引用的实例化对象，但可能并不知道，Java堆中还必须包含能查找到此对象类型数据的地址信息（如对象类型、父类、实现的接口、方法等），这些类型数据则保存在方法区中。

另外，由于reference类型在Java虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过哪种方式去定位，以及访问到Java堆中的对象的具体位置，因此不同虚拟机实现的对象访问方式会有所不同，主流的访问方式有两种：使用句柄池和直接使用指针。

通过句柄池访问的方式如下：

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通过直接指针访问的方式如下：

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GC的两种判定方法：引用计数与可达性分析算法

怎样判定一个对象的存活或死亡？

引用计数

引用计数方式最基本的形态就是让每个被管理的对象与一个引用计数器关联在一起，该计数器记录着该对象当前被引用的次数，每当创建一个新的引用指向该对象时其计数器就加1，每当指向该对象的引用失效时计数器就减1。当该计数器的值降到0就认为对象死亡。

可达性分析算法

4.根搜索算法(可达性分析算法)

GC的三种收集方法：标记清除、标记整理、复制算法的原理与特点，分别用在什么地方，如果让你优化收集方法，有什么思路？

1. 标记清除

标记清除算法是最基础的收集算法，其他收集算法都是基于这种思想。标记清除算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出需要回收的对象（这一过程在可达性分析过程中进行），标记完成之后统一清除对象。它的主要缺点：①.标记和清除过程效率不高 。②.标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片。

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如上图中，经过标记清除之后，假设有了100M空间，但是这100M是不连续的，最大的一块连续空间可能才10M，所以导致之后程序需要一块20M内存空间时就不得不再进行一次GC来继续清理空间，效率极低。

2. 标记整理(老年代回收算法)

标记整理，标记操作和“标记-清除”算法一致，后续操作不只是直接清理对象，而是在清理无用对象完成后让所有存活的对象都向一端移动，并更新引用其对象的指针。主要缺点：在标记-清除的基础上还需进行对象的移动，成本相对较高，好处则是不会产生内存碎片。

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3. 复制算法(新生代算法)

复制算法，它将可用内存容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块用完之后，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后在把已使用过的内存空间一次理掉。这样使得每次都是对其中的一块进行内存回收，不会产生碎片等情况，只要移动堆订的指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。主要缺点：内存缩小为原来的一半。

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4.根搜索算法(可达性分析算法)

根搜索算法是从离散数学中的图论引入的，程序把所有引用关系看作一张图，从一个节点GC ROOT 开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点后，继续寻找这个节点的引用节点。当所有的引用节点寻找完毕后，剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点，即无用的节点。

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上图红色为无用的节点，可以被回收。

目前Java中可以作为GC ROOT的对象有：

1、虚拟机栈中引用的对象（本地变量表）

2、方法区中静态属性引用的对象

3、方法区中常亮引用的对象

4、本地方法栈中引用的对象（Native对象）

基本所有GC算法都引用根搜索算法这种概念。

Minor GC与Full GC分别在什么时候发生？

Java 中的堆也是 GC 收集垃圾的主要区域。GC 分为两种：Minor GC、Full GC ( 或称为 Major GC )。

MinorGC触发条件

• Eden区满的时候，JVM会触发MinorGC。

MajorGC 触发机制

• 1 在进行MajorGC之前，一般都先进行了一次MinorGC，使得有新生代的对象进入老年代，当老年代空间不足时就会触发MajorGC。
• 2 当无法找到足够大的连续空间分配给新创建的较大对象时(如大数组)，也会触发MajorGC进行垃圾回收腾出空间。

Full GC触发机制：

• 1 调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行
• 2 老年代空间不足
• 3 方法区空间不足
• 4 通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
• 5 由Eden区、survivor space1（From Space）区向survivor space2（To Space）区复制时，
• 6 当永久代满时也会引发Full GC，会导致Class、Method元信息的卸载。

MajorGC和FullGC的区别(疑问？)

• Full GC 是清理整个堆空间—包括年轻代和老年代。
• Major GC 是清理老年代。

Minor GC

Minor GC：通常是指对新生代的回收。指发生在新生代的垃圾收集动作，因为 Java 对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也比较快

Major GC

通常是指对年老代的回收。

Full GC

Full GC：Major GC除并发gc外均需对整个堆进行扫描和回收。指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC，经常会伴随至少一次的 Minor GC（但非绝对的，在 ParallelScavenge 收集器的收集策略里就有直接进行 Major GC 的策略选择过程） 。MajorGC 的速度一般会比 Minor GC 慢 10倍以上。

类加载的五个过程

类加载的五个过程：加载、验证、准备、解析、初始化。

类加载过程

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。

其中类加载的过程包括了加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段。在这五个阶段中，加载、验证、准备和初始化这四个阶段发生的顺序是确定的，而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段之后开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定（也成为动态绑定或晚期绑定）。另外注意这里的几个阶段是按顺序开始，而不是按顺序进行或完成，因为这些阶段通常都是互相交叉地混合进行的，通常在一个阶段执行的过程中调用或激活另一个阶段。

这里简要说明下Java中的绑定：绑定指的是把一个方法的调用与方法所在的类(方法主体)关联起来，对java来说，绑定分为静态绑定和动态绑定：

• 静态绑定：即前期绑定。在程序执行前方法已经被绑定，此时由编译器或其它连接程序实现。针对java，简单的可以理解为程序编译期的绑定。java当中的方法只有final，static，private和构造方法是前期绑定的。

• 动态绑定：即晚期绑定，也叫运行时绑定。在运行时根据具体对象的类型进行绑定。在java中，几乎所有的方法都是后期绑定的。

“加载”(Loading)阶段是“类加载”(Class Loading)过程的第一个阶段，在此阶段，虚拟机需要完成以下三件事情：

• 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
• 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。
• 在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这些数据的访问入口。

验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

准备阶段是为类的静态变量分配内存并将其初始化为默认值，这些内存都将在方法区中进行分配。准备阶段不分配类中的实例变量的内存，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

类初始化是类加载过程的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。

双亲委派模型

Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、ApplicationClassLoader。

• 1. 启动类加载器，负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中，并且是虚拟机识别的（仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即时放在lib目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被java程序直接引用。
• 2. 扩展类加载器：负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用该类加载器。
• 3. 应用程序类加载器：负责加载用户路径上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，也是默认的类加载器。 三种加载器的关系：启动类加载器->扩展类加载器->应用程序类加载器->自定义类加载器。

这种关系即为类加载器的双亲委派模型。其要求除启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不以继承关系实现，而是用组合的方式来复用父类的代码。

双亲委派模型的工作过程

如果一个类加载器接收到了类加载的请求，它首先把这个请求委托给他的父类加载器去完成，每个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它在搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

面试题

Java堆是垃圾回收器管理的主要区域，百分之九十九的垃圾回收发生在Java堆，另外百分之一发生在方法区。

垃圾回收（GC 在什么时候，对什么东西，做了什么事情）

在什么时候

答：GC又分为minor GC 和 Full Gc(也称为Major GC)。Java 堆内存分为新生代和老年代，新生代中又分为1个Eden区域 和两个 Survivor区域。

那么对于 Minor GC 的触发条件：大多数情况下，直接在 Eden 区中进行分配。如果 Eden区域没有足够的空间，那么就会发起一次 Minor GC；对于 Full GC（Major GC）的触发条件：也是如果老年代没有足够空间的话，那么就会进行一次 Full GC。

上面所说的只是一般情况下，实际上，需要考虑一个空间分配担保的问题

在发生Minor GC之前，虚拟机会先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象的总空间。如果大于则进行Minor GC，如果小于则看HandlePromotionFailure设置是否允许担保失败（不允许则直接Full GC）。如果允许，那么会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小，如果大于则尝试Minor GC（如果尝试失败也会触发Full GC），如果小于则进行Full GC。但是，具体到什么时刻执行，这个是由系统来进行决定，是无法预测的。

对什么东西

主要根据可达性分析算法，如果一个对象不可达，那么就是可以回收的；如果一个对象可达，那么这个对象就不可以回收。对于可达性分析算法，它是通过一系列称为“GC Roots” 的对象作为起始点，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相接的时候，那么这个对象就是不可达，就可以被回收。如下图:

做了什么事情

主要做了清理对象，整理内存的工作。Java堆分为新生代和老年代，采用了不同的回收方式。例如新生代采用了复制算法，老年代采用了标记整理法。在新生代中，分为一个Eden 区域和两个Survivor区域，真正使用的是一个Eden区域和一个Survivor区域，GC的时候，会把存活的对象放入到另外一个Survivor区域中，然后再把这个Eden区域和Survivor区域清除。那么对于老年代，采用的是标记整理法，首先标记出存活的对象，然后再移动到一端。这样也有利于减少内存碎片。

Java 中对象的生命周期(类加载过程)

一个类从被加载到虚拟机内存到卸载的整个生命周期包括：加载-验证-准备-解析-初始化-使用-卸载 7 个阶段。

1. 加载
   加载是类加载的第一个过程，在这个阶段，将完成一下三件事情：

• 通过一个类的全限定名获取该类的二进制流。
• 将该二进制流中的静态存储结构转化为方法去运行时数据结构。
• 在内存中生成该类的 Class 对象，作为该类的数据访问入口。

2. 验证

验证的目的是为了确保 Class 文件的字节流中的信息不回危害到虚拟机.
在该阶段主要完成以下四钟验证:

• 文件格式验证：验证字节流是否符合 Class 文件的规范，如主次版本号是否在当前虚拟机范围内，常量池中的常量是否有不被支持的类型.

• 元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析，如这个类是否有父类，是否集成了不被继承的类等。

• 字节码验证：是整个验证过程中最复杂的一个阶段，通过验证数 据流和控制流的分析，确定程序语义是否正确，主要针对方法体的验证。如：方法中的类型转换是否正确，跳转指令是否正确等。

• 符号引用验证：这个动作在后面的解析过程中发生，主要是为了确保解析动作能正确执行。

3. 准备

准备阶段是为类的静态变量分配内存并将其初始化为默认值，这些内存都将在方法区中进行分配。准备阶段不分配类中的实例变量的内存，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在 Java 堆中。

public static int value=123;//在准备阶段 value 初始值为0。在初始化阶段才会变为 123。

4. 解析

该阶段主要完成符号引用到直接引用的转换动作。解析动作并不一定在初始化动作完成之前，也有可能在初始化之后。

5. 初始化

初始化时类加载的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java 程序代码。

6. 使用

7. 卸载

描述一下 JVM 加载 Class 文件的原理机制

Java 语言是一种具有动态性的解释型语言，类（Class）只有被加载到 JVM 后才能运行。当运行指定程序时，JVM 会将编译生成的 .class 文件按照需求和一定的规则加载到内存中，并组织成为一个完整的 Java 应用程序。这个加载过程是由类加载器完成，具体来说，就是由 ClassLoader 和它的子类来实现的。

类加载器本身也是一个类，其实质是把类文件从硬盘读取到内存中。类的加载方式分为隐式加载和显示加载。隐式加载指的是程序在使用 new 等方式创建对象时，会隐式地调用类的加载器把对应的类加载到 JVM 中。显示加载指的是通过直接调用 class.forName()方法来把所需的类加载到 JVM 中。

任何一个工程项目都是由许多类组成的，当程序启动时，只把需要的类加载到 JVM 中，其他类只有被使用到的时候才会被加载，采用这种方法一方面可以加快加载速度，另一方面可以节约程序运行时对内存的开销。

此外，在 Java 语言中，每个类或接口都对应一个 .class 文件，这些文件可以被看成是一个个可以被动态加载的单元，因此当只有部分类被修改时，只需要重新编译变化的类即可，而不需要重新编译所有文件，因此加快了编译速度。

在 Java 语言中，类的加载是动态的，它并不会一次性将所有类全部加载后再运行，而是保证程序运行的基础类（例如基类）完全加载到 JVM 中，至于其他类，则在需要的时候才加载。

类加载的主要步骤：

• 装载。根据查找路径找到相应的 class 文件，然后导入。
• 链接。链接又可分为 3 个小步：
• 检查，检查待加载的 class 文件的正确性。
• 准备，给类中的静态变量分配存储空间。
• 解析，将符号引用转换为直接引用（这一步可选）
• 初始化。对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

GC 是什么? 为什么要有 GC？

GC 是垃圾收集的意思（GabageCollection），内存处理是编程人员容易出现问题的地方，忘记或者错误的内存回收会导致程序或系统的不稳定甚至崩溃，Java 提供的 GC 功能可以自动监测对象是否超过作用域从而达到自动回收内存的目的，Java 语言没有提供释放已分配内存的显示操作方法。

Java 垃圾回收机制

在 Java 中，程序员是不需要显示的去释放一个对象的内存的，而是由虚拟机自行执行。在 JVM 中，有一个垃圾回收线程，它是低优先级的，在正常情况下是不会执行的，只有在虚拟机空闲或者当前堆内存不足时，才会触发执行，扫面那些没有被任何引用的对象，并将它们添加到要回收的集合中，进行回收。

如何判断一个对象是否存活？（或者 GC 对象的判定方法）

判断一个对象是否存活有两种方法：

1. 引用计数法
2. 可达性算法

垃圾回收器的基本原理是什么？垃圾回收器可以马上回收内存吗？有什么办法主动通知虚拟机进行垃圾回收？

对于 GC 来说，当程序员创建对象时，GC 就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。通常，GC 采用有向图的方式记录和管理堆（heap）中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是”可达的”，哪些对象是”不可达的”。当 GC 确定一些对象为“不可达”时，GC 就有责任回收这些内存空间。可以。程序员可以手动执行 System.gc()，通知 GC 运行，但是 Java 语言规范并不保证 GC 一定会执行。

System.gc() 和 Runtime.gc() 会做什么事情？

这两个方法用来提示 JVM 要进行垃圾回收。但是，立即开始还是延迟进行垃圾回收是取决于 JVM 的。

如果对象的引用被置为 null，垃圾收集器是否会立即释放对象占用的内存？

不会，在下一个垃圾回收周期中，这个对象将是可被回收的。

简述 Java 内存分配与回收策率以及 Minor GC 和 Major GC。

• 对象优先在堆的 Eden 区分配
• 大对象直接进入老年代
• 长期存活的对象将直接进入老年代当 Eden 区没有足够的空间进行分配时，虚拟机会执行一次Minor GC。Minor GC 通常发生在新生代的 Eden 区，在这个区的对象生存期短，往往发生 Gc 的频率较高，回收速度比较快；Full GC/Major GC 发生在老年代，一般情况下，触发老年代 GC 的时候不会触发 Minor GC，但是通过配置，可以在 Full GC 之前进行一次 Minor GC 这样可以加快老年代的回收速度。

JVM 的永久代中会发生垃圾回收么？

垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收（Full GC）。注：Java 8 中已经移除了永久代，新加了一个叫做元数据区的native 内存区。

Java虚拟机面试题

引用的分类

• 强引用
  不会gc被回收，
• 软引用
  当内存空间不足时，就会回收这些对象的内存。软引用是通过SoftReference类实现的
• 弱引用
  一旦发现弱引用不管内存够不够用直接回收。WeakReference
• 虚引用
  PhantomReference。在任何时候都可能被垃圾回收。主要用于跟踪垃圾回收器回收对象的活动.