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JVM的各种细节

news 来源：原创 2025/5/18 1:19:58

(1)JVM 核心结构（必须知道）

类加载器
- 负责将.class()文件加载到内存中，供 JVM 使用。
方法区
- 存储类元数据（类名、字段、方法）、常量池、静态变量等。
- JDK 8+：由元空间（Metaspace）替代，使用本地内存。
Java 堆
- 所有线程共享的内存区域，存放对象实例和数组。
- 分代管理（新生代、老年代），通过垃圾回收自动清理。
Java 栈
- 线程私有内存，存储方法调用的栈帧（局部变量、操作数栈、动态链接）。
- 常见异常：栈溢出（StackOverflowError）。
直接内存
- 非堆内存，直接使用系统物理内存（如 NIO 缓冲区）。
(2)JVM中的垃圾回收机制

新生代回收（复制算法）
- 策略：将内存划分为两个大小相等的区域（Eden 区 + 2 个幸存者区）。
- 流程：
  1. 对象优先分配到 Eden 区，当 Eden 区满时触发新生代垃圾回收。
  2. 存活对象被复制到其中一个幸存者区，清空 Eden 和另一个幸存者区。
  3. 后续 GC 中，存活对象在 From(烦) 区和 To(tu) 区之间复制，直到达到默认临界值（如 15 次）后进入老年代。
老年代回收（标记 - 整理算法）
- 策略：当老年代内存不足时触发 Full GC。
- 流程：
  1. 标记所有存活对象。
  2. 将存活对象向一端移动，清理边界外的内存。
  3. 若回收后仍无足够空间，抛出内存溢出错误`。
  (3)垃圾回收机制是什么
JVM 通过分代策略和不同引用类型的处理，高效管理内存。理解新生代与老年代的回收差异，以及引用类型对对象生命周期的影响，是优化 Java 程序性能的关键。
- 强引用：默认引用，对象必须被显式释放才会被回收。
- 软引用：内存不足时触发回收（适用于缓存场景）。
- 弱引用：GC 时立即回收（如 ThreadLocal 的 Entry）。
- 虚引用：仅用于跟踪对象是否被回收，无法通过虚引用获取对象。
  
  (4). 垃圾回收算法**
  
  标记 - 清除算法
  - 步骤：标记存活对象 → 清除未标记对象。
  - 缺点：产生内存碎片，影响后续分配效率。
  复制算法
  - 步骤：将存活对象复制到另一块空间 → 清空原空间。
  - 适用场景：新生代（对象存活率低）。
  - 优点：无内存碎片，速度快；缺点：需双倍内存。
  标记 - 整理算法
  - 步骤：标记存活对象 → 将存活对象向一端移动 → 清除边界外的内存。
  - 适用场景：老年代（对象存活率高）。
  - 优点：减少内存碎片。