八股文——JVM

1.虚拟机内存分区

Java虚拟机的内存区域分为堆、方法区、程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。其中堆和方法区是线程共享的，而栈和程序计数器是线程私有的。

• 程序计数器：是一块较小的内存空间，它可以看成是线程所执行的字节码的行号指示器 。解释器就是通过改变程序计数器来依次读取指令。
• 虚拟机栈：由一个一个的栈帧组成，一个栈帧描述的就是一个Java方法的内存模型，栈帧中包含局部变量表，操作数帧，动态链接，方法的返回地址等信息。每个方法的调用直至执行完毕的过程，就是对应着一个栈帧在虚拟机栈中的入栈出栈的过程。若JVM支持动态扩展虚拟机栈容量的话，当栈申请无法申请到足够内存就会抛出OutOfMemoryError。
• 本地方法栈：和虚拟机栈作用一样，不过本地方法栈是为Native方法服务，这是java设计初为能调用C语言而设计的。
• 堆：Java虚拟机中所管理内存中最大的一块。堆是所有线程共享的一块区域，几乎所有new出来的对象实例都在这里分配内存。
• 方法区:实在虚拟机完成累加载之后，存储这个类相关的类型信息，常，静态变量，即时编译器便后的代码缓存等数据。JDK8之前堆和方法区是连在一起的，HotSpot虚拟机给出的具体实现是永久代，JDK8之后将方法区的实现更换成了元空间，不再与堆连续，并且是存于本地内存，这意味着本地内存足够就不会发生OOM。

2.常用的GC方法

常见的GC算法主要有标记-清除、标记-复制和标记-整理三种：

• 标记-清除算法是在进行可达性分析之后，标记出所有需要回收的对象，并将其清除。标记-清除算法可能产生内存碎片，并且GC效率不稳定。
• 标记-复制算法将Java堆的新生代划分为一块Eden区和两块Survivor区。每次分配内存只使用Eden区和其中的一块Survivor区，发生GC时，将仍然存活的对象复制到另一块Survivor区。而如果剩余的Survivor空间不足以存放剩下的对象，剩余的对象就会通过分配担保机制进入老年代。标记-复制算法当中，如果Survivor区较大，就会造成比较严重的内存空间浪费；而如果Survivor区较小，就必须有额外的空间进行分配担保。
• 标记-整理算法和标记-清除算法相似，但是清除的过程不是直接清除内存，而是将仍然存活的对象移动到内存的一侧。

3.  JVM类加载的过程

类加载的过程主要包括：加载、连接、初始化三个步骤。

• 加载的主要工作是类的二进制字节流（如.class文件）读取到内存中，生成class对象。非数组类型对象的加载是由类加载器来实现的，类加载器在协同工作时会遵循双亲委派模型。
• 连接过程主要可以划分为验证、准备、解析三个阶段。验证过程主要验证文件格式、元数据、字节码和符号引用；准备阶段在方法区为类变量分配内存并给变量赋零值；解析阶段则是将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。
• 初始化执行方法，根据使用者编写的Java代码来对类变量和其他资源进行初始化。

4. 双亲委派模型

        系统中的ClassLoader在协同工作时会使用双亲委派模型。双亲委派模型是指，当类加载器需要加载类的时候，它会先把加载请求委派给父加载器，一直递归到顶层（即BootstrapClassLoader），当父类无法完成这个加载请求时，子类才会尝试进行加载。

           双亲委派模型可以避免类被不同的类加载器重复加载，从而产生两个同名但内容不同的类；同时可以避免Java的核心API遭到篡改。 而如果需要打破双亲委派模型，可以重写loadClass()方法。

5.类加载种类

类加载器的作用是将类从.class文件加载到内存，主要分为三种：

• BootstrapClassLoader（启动类加载器）：由C++实现，负责加载JAVA_HOME/lib目录下的jar包和类
• ExtensionClassLoader（扩展类加载器）：负责加载JRE_HOME/lib/ext目录下的jar包和类
• AppClassLoader（应用程序类加载器）：面向用户的类加载器。