本文主要是介绍【JavaEE初阶】JVM内存划分和类加载过程以及垃圾回收，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
目录
🌲内存划分
🚩堆（线程共享）
🚩栈
🚩元数据区
🍃类加载过程
🚩双亲委派模型
🎄垃圾回收机制（GC）
🚩找到谁是垃圾(不被继续使用的对象)
🚩释放对应的内存
🏀标记-清除
🏀复制算法
🏀标记-整理
🏀分代回收
🌲内存划分
JVM也就是Java进程，这个进程一旦跑起来之后，就会从操作系统这里，申请一大块内存空间，JVM接下来就要进一步的对这个大的空间进行划分，划分成不同区域，每个区域都有不同的作用。
具体如何划分的呢？
JVM运行时数据区域也叫内存布局，但需要注意的是它和Java内存模型（(JavaMemoryModel，简 称JMM）完全不同，属于完全不同的两个概念，它由以下5大部分组成：
🚩堆（线程共享）
堆的作用：程序中创建的所有对象都在保存在堆中。（也就是new出来的对象）
成员变量也是在堆中，new出来的对象包含了成员变量，这些东西是一起的
对于里面的新生代来年代后续讲述
🚩栈
分为Java虚拟机栈和本地方法栈。
保存了方法的调用关系，例如写代码时A调用B，B调用C......，这里的调用就是使用栈来维护，只不过虚拟机栈放的Java代码的调用关系，而本地方法栈是针对JVM内部的调用关系，也就是C++代码的调用关系
注意：上述的栈和堆与数据结构的栈和堆没有任何关系，只是名字相同
🚩元数据区
以前叫做方法区，从Java8开始，叫做元数据区。
里面放的是"类对象"。
还放了方法相关信息，类中有一些方法，每个方法都代表了一系列指令集合（JVM字节码指令），还有常量池，编译出来的字节码。
🚩程序计数器（PC）
他是内存区域中最小的区域，只需要保存当前要执行的下一条指令（JVM字节码）的地址。
具体代码实现：
基本原则：
一个对象在哪个区域，取决于对应变量的形态。
- 1）局部变量 =>栈上
- 2）成员变量 =>堆上
- 3）静态成员变量 =>元数据区/方法区
补充：上述四个区域中，堆和元数据区是整个进程只有一份，栈和程序计数器是每个线程都有一份，则堆和元数据区都是多个线程共享同一份数据，每个线程的局部变量，则不是共享的，每个线程都是有自己的一份。
🍃类加载过程
当前写的Java代码，是一个 .java文件，是在硬盘上的，一个Java进程要跑起来，需要先把 .java文件变成 .class文件，还是在硬盘上，在加载到内存中，得到"类对象"。
一个Java进程要跑起来，也就是要执行指令，要执行的cpu指令，都是通过字节码让JVM翻译出来，也就需要让字节码进入到内存中。
接下来我们来看下类加载的执行流程。
对于一个类来说，它的生命周期是这样的：
- 1）加载
在硬盘上，找到对应的 .class文件，读取文件内容
- 2）验证
检查 .class文件的内容是否符号要求。
.class文件是由javac编译器生成的，具体生成的 .class文件里面具体是什么样的格式，在Java官方文档中是有明确定义的。
- 3）准备
给类对象分配内存空间。
- 4）解析
针对字符串常量进行初始化，把刚才 .class文件中的常量的内容取出来，放到元数据区
- 5）初始化
针对"类对象"中的各个部分进行初始化（不是针对对象初始化，和构造方法无关），给执行静态成员，执行静态代码块进行初始化等。
面试：记住上述5个步骤，以及各个变量的内存区域
🚩双亲委派模型
双亲委派模型出现在上述"加载"这个环节，根据代码中写的"全限定类名"找到对应的 .class 文件。
全限定类名指 包名 + 类名。例如String => java.long.String ，List => java.util.List。
双亲委派模型描述了JVM加载 .class文件过程中，找文件的过程。这就涉及到"类加载器"
"类加载器"在JVM中包含了一个特定的模块/类，这个类负责完成后续类加载的过程。
JVM中内置了三个类加载器：负责加载不同的类
- 1）BootstrapClassLoader：负责加载标准库的类
- 2）ExtentionClassLoader：负责加载JVM扩展库的类（前面学习过程中没有涉及到任何扩展类，历史遗留，本身很少使用）
- 3）ApplicationClassLoader：负责加载第三方库的类和你自己写的代码的类
他们三个类存在一个父子关系：这个父子关系不是继承表示的，而是通过类加载器中存在一个"parent"这样的字段指向自己的"父亲"。
注意："双亲委派模型"本身翻译是不标准的，更准确的翻译为"父亲委派模型"。
工作过程：
例如，给定了一个类的"全限定类名"，自己写的类 => java111.Test
这就是双亲委派模型，拿到任务，先交给父亲处理，父亲处理不了，再自己处理。
上述过程主要为了应对场景：
比如你自己代码中写了一个类，这个类的名字和标准库/扩展库冲突了，JVM就会确保加载的类是标准库中的类(就不加载你自己写的类了)。相当于我自己写了一个java.long.String，那么这套模型就能够确保最终在JVM中加载原有的java.long.String了。
类加载过程中的双亲委派模型也是一个经典面试题。
🎄垃圾回收机制（GC）
垃圾回收机制，是Java提供的对于内存（变量或者对象）自动回收的机制。
GC回收的是"内存"，更准确的说是对象，回收的是堆上是内存。
一定是一次回收一个完整的对象，不能回收"一部分对象"。
GC的具体流程，主要有两个步骤：
🚩找到谁是垃圾(不被继续使用的对象)
谁是垃圾这个事情，并不太好找，一个对象什么时候创建这个是明确的，但什么时候不在使用，这个时机往往很模糊。在编程中，一定要确保代码中使用的每个对象，都得是有效的，千万不要出现"体现释放"的情况。
因此判定一个对象是否是垃圾，判定方式就比较保守。比如，如果使用"上次使用时间"的方式来判定垃圾，就是不行的，这就容易错杀。
此处就引入了一个比较保守的做法，判定某个对象，是否存在引用指向它。在代码中都是通过对象的引用来使用的，那么如果没有引用指向这个对象，意味着这个对象注定无法在代码中被使用了。这就可以视为这个对象是垃圾了。
例如：Test t = new Test(); t = null; => 修改t的指向，new Test对象没有引用指向了，就视为垃圾。
具体怎么判定某个对象是否有引用的指向呢？方式有很多，此处介绍两种方式：
- 1）引用计数（不是JVM采取的方案，而是Python / PHP的方案）
引用计数描述的算法为:
给对象增加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器就+1；当引用失效时，计数器就-1；任何时刻计数器为0的对象就是不能再被使用的，即对象已"死"。
看似比较好用，但是存在两个缺陷：
a）消耗额外的存储空间
如果你的对象比较大浪费空间还好，如果对象比较小，并且对象数目还多，空间占用多了，空间的浪费的就多了。
b）存在"循环引用"的问题（面试官考引用计数，也就是靠你循环引用问题）
例如：
两行实例代码对应的图示
接下来：a.t = b，进行引用复制，把b里面的地址复制给Test类中的引用类型的成员，也就是把b地址复制给a对象中t成员，此时就有两个引用指向0x200了，那么0x200中的引用计数器就为2。b.t = a也是同理。
然后再执行 a = null; b = null;，此时a中就为null，意味着0x100中的引用计数器就为1，b为null，意味着0x200中的引用计数器就为1，这时候这两个对象相互指向对方，就导致了两个对象的引用计数都为1（不为0，不是垃圾），但是你外部代码也无法访问这两个对象！！！
- 2）可达性分析（是JVM采取的方案）
这个解决了空间的问题，也解决了循环引用问题，也付出了时间上的代价。
核心思想："遍历"，JVM把对象之间的引用关系理解成了一个"树形结构"，JVM就会不停的遍历这样的结构，把所有能遍历访问到的对象标记成"可达"，剩下的就是"不可达"。
在这里面，是有很多课这样的树（不一定是二叉树），这些树的根节点如何确定的？（GC roots）
🚩释放对应的内存
🏀标记-清除
直接把标记为垃圾的对象对应的内存，释放掉（简单粗暴）。
"标记-清除"算法的不足主要有两个 :
- 效率问题 : 标记和清除这两个过程的效率都不高
- 空间问题 : 标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行中
需要分配较大对象时，无法找到足够连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收
🏀复制算法
"复制"算法是为了解决"标记-清理"的效率问题。它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。
当这块内存需要进行垃圾回收时，会将此区域还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把已经使用过的内存区域一次清理掉。这样做的好处是每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不需要考虑内存碎片等复杂情况，只需要移动堆顶指针，按顺序分配即可。
此算法实现简单，运行高效。算法的执行流程如下图 :
这里面最大的问题，空间浪费的太多了，另一方面要保留的对象比较多，时间花费也不少。
🏀标记-整理
能解决内存碎片，也能解决
标记过程仍与"标记-清除"过程一致，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活对象都向一端移动（类似于顺序表删除中间元素），然后直接清理掉端边界以外的内存。流程图如下:空间利用率的问题。
这样的搬运时间开销更大。在JVM中实际的方案，是综合上述的方案，更复杂的策略。
🏀分代回收
也就是分情况讨论，根据不同的场景/特点，选择合适的方案。根据对象的年龄来讨论的（我们说GC有一组线程会进行周期性的扫描，某个对象经历了一轮GC扫描之后，还是存在，没有成为垃圾，那么年龄 +1，依此内推）。
这篇关于【JavaEE初阶】JVM内存划分和类加载过程以及垃圾回收的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
