收集了一下关于JVM关键知识点的思维导图，为防止丢失，故做一个简单的整理，方便查看。

虚拟机内存模型

JVM-虚拟机内存模型

  1. 类加载器（ClassLoader）:在JVM启动时或者在类运行时将需要的class加载到JVM中。（下图表示了从 java 源文件到 JVM 的整个过程，可配合理解。

  2. 执行引擎：负责执行class文件中包含的字节码指令；

  3. 内存区（也叫运行时数据区）：是在JVM运行的时候操作所分配的内存区。运行时内存区主要可以划分为5个区域。

    • 方法区(Method Area)：用于存储类结构信息的地方，包括常量池、静态变量、构造函数等。虽然 JVM 规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分， 但它却有个别名non-heap（非堆），所以大家不要搞混淆了。方法区还包含一个运行时常量池。
    • java堆(Heap)：存储java实例或者对象的地方。这块是GC的主要区域。从存储的内容我们可以很容易知道，方法区和堆是被所有java线程共享的。
    • java栈(Stack)：java栈总是和线程关联在一起，每当创建一个线程时，JVM就会为这个线程创建一个对应的java栈。在这个java栈中又会包含多个栈帧，每运行一个方法就创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作栈、方法返回值等。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应一个栈帧在java栈中入栈到出栈的过程。所以java栈是现成私有的。
    • 程序计数器(PC Register)：用于保存当前线程执行的内存地址。由于JVM程序是多线程执行的（线程轮流切换），所以为了保证线程切换回来后，还能恢复到原先状态，就需要一个独立的计数器，记录之前中断的地方，可见程序计数器也是线程私有的。
    • 本地方法栈(Native Method Stack)：和java栈的作用差不多，只不过是为JVM使用到的native方法服务的。

  4. 本地方法接口：主要是调用C或C++实现的本地方法及返回结果。

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类加载过程

JVM-类加载的过程

以Person person = new Person()为例

  1. 因为new用到了Person.class，所以会先找到Person.class文件，并加载到内存中;
  2. 执行该类中的static代码块，如果有的话，给Person.class类进行初始化;
  3. 在堆内存中开辟空间分配内存地址;
  4. 在堆内存中建立对象的特有属性，并进行默认初始化;
  5. 对属性进行显示初始化;
  6. 对对象进行构造代码块初始化;
  7. 对对象进行与之对应的构造函数进行初始化;
  8. 将内存地址付给栈内存中的p变量

内存分配与回收策略

JVM-内存分配与回收策略

GC机制

垃圾收集器一般必须完成两件事：检测出垃圾；回收垃圾。怎么检测出垃圾？一般有以下几种方法：

引用计数法：

给一个对象添加引用计数器，每当有个地方引用它，计数器就加1；引用失效就减1。好了，问题来了，如果我有两个对象A和B，互相引用，除此之外，没有其他任何对象引用它们，实际上这两个对象已经无法访问，即是我们说的垃圾对象。但是互相引用，计数不为0，导致无法回收，所以还有另一种方法：

可达性分析算法：

以根集对象为起始点进行搜索，如果有对象不可达的话，即是垃圾对象。这里的根集一般包括java栈中引用的对象、方法区常良池中引用的对象、本地方法中引用的对象等。

垃圾回收算法

JVM-垃圾回收算法

垃圾回收器

JVM-垃圾回收器

类加载机制

类的加载器

大家都知道，当我们写好一个 Java 程序之后，不是管是 CS 还是 BS应用，都是由若干个 .class 文件组织而成的一个完整的 Java 应用程序，当程序在运行时，即会调用该程序的一个入口函数来调用系统的相关功能，而这些功能都被封装在不同的 class 文件当中，所以经常要从这个 class 文件中要调用另外一个 class 文件中的方法，如果另外一个文件不存在的，则会引发系统异常。而程序在启动的时候，并不会一次性加载程序所要用的所有 class 文件，而是根据程序的需要，通过 Java 的类加载机制（ClassLoader）来动态加载某个 class 文件到内存当中的，从而只有 class 文件被载入到了内存之后，才能被其它 class 所引用。所以 ClassLoader 就是用来动态加载 class 文件到内存当中用的。

双亲机制

1、原理介绍

ClassLoader 使用的是双亲委托模型来搜索类的，每个 ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用（不是继承的关系，是一个包含的关系），虚拟机内置的类加载器（Bootstrap ClassLoader）本身没有父类加载器，但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。当一个ClassLoader实例需要加载某个类时，它会试图亲自搜索某个类之前，先把这个任务委托给它的父类加载器，这个过程是由上至下依次检查的，首先由最顶层的类加载器Bootstrap ClassLoader试图加载，如果没加载到，则把任务转交给Extension ClassLoader试图加载，如果也没加载到，则转交给App ClassLoader 进行加载，如果它也没有加载得到的话，则返回给委托的发起者，由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。如果它们都没有加载到这个类时，则抛出ClassNotFoundException 异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义，并将它加载到内存当中，最后返回这个类在内存中的 Class实例对象。

2、为什么要使用双亲委托这种模型呢？

因为这样可以避免重复加载，当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要子ClassLoader再加载一次。考虑到安全因素，我们试想一下，如果不使用这种委托模式，那我们就可以随时使用自定义的String来动态替代java核心api中定义的类型，这样会存在非常大的安全隐患，而双亲委托的方式，就可以避免这种情况，因为String已经在启动时就被引导类加载器（Bootstrcp ClassLoader）加载，所以用户自定义的ClassLoader永远也无法加载一个自己写的 String，除非你改变 JDK 中 ClassLoader 搜索类的默认算法。

3、但是 JVM 在搜索类的时候，又是如何判定两个 class 是相同的呢？

JVM 在判定两个 class 是否相同时，不仅要判断两个类名是否相同，而且要判断是否由同一个类加载器实例加载的。只有两者同时满足的情况下，JVM 才认为这两个 class 是相同的。就算两个 class 是同一份 class 字节码，如果被两个不同的 ClassLoader 实例所加载，JVM 也会认为它们是两个不同 class。比如网络上的一个 Java 类org.classloader.simple.NetClassLoaderSimple，javac 编译之后生成字节码文件 NetClassLoaderSimple.class，ClassLoaderA 和ClassLoaderB 这两个类加载器并读取了 NetClassLoaderSimple.class文件，并分别定义出了 java.lang.Class 实例来表示这个类，对于 JVM 来说，它们是两个不同的实例对象，但它们确实是同一份字节码文件，如果试图将这个 Class 实例生成具体的对象进行转换时，就会抛运行时异常 java.lang.ClassCaseException，提示这是两个不同的类型。