众所周知Java是的蓬勃兴起有一部分原因是因为Java的跨平台行,和优秀的内存管理，z这些都赖于其虚拟机的支持,所以虚拟机成为Java学习者跨步不去的坎。下图是对虚拟机整体的概述,可以使我们大体了解虚拟机到底做了那些事。因为虚拟机设计的知识实在是太多太细，我们肯定无法一次性将其讲清楚。我们接下来讲从面试的角度去思考去理解JVM。

第一个问题jvm内存模型(内存区域)

首先强调一下不是java内存模型,jvm内存模型和java内存模型是两个不同的概念。JVM 内存区域主要划分为线程私有区域【程序计数器、虚拟机栈、本地方法区】、线程共享区 域【JAVA 堆、方法区】、直接内存。如下图,jvm内存区域是java虚拟机规范定义的区域。最后具体怎么去实现还是要区分虚拟机。

• 方法区 存储被 JVM 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.
• 堆 是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行 垃圾收集的最重要的内存区域。
• 程序计数器 一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的 程序计数器，这类内存也称为“线程私有”的内存。 正在执行 java 方法的话，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址(当前指令的地址)。如 果还是 Native 方法，则为空。
• 虚拟机栈 是描述 java 方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame) 用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成 的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
• 本地方法栈 本地方法区和 Java Stack 作用类似, 区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为 Native 方法服务。

分配的内存总不能任由其增长,所以引出第二个问题jvm的垃圾回收机制。

怎么才能确认垃圾呢

• 引用计数法:在 Java 中，引用和对象是有关联的。如果要操作对象则必须用引用进行。因此，很显然一个简单 的办法是通过引用计数来判断一个对象是否可以回收。简单说，即一个对象如果没有任何与之关 联的引用，即他们的引用计数都不为 0，则说明对象不太可能再被用到，那么这个对象就是可回收 对象。(Redis的内存管理就是用的这种回收机制)
• 可达性分析:为了解决引用计数法的循环引用问题，Java 使用了可达性分析的方法。通过一系列的“GC roots” 对象作为起点搜索。如果在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径，则称该对象是不可达的。要注意的是，不可达对象不等价于可回收对象，不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记 过程。两次标记后仍然是可回收对象，则将面临回收。

怎么去回收呢？

• 标记清除算法(Mark-Sweep) 最基础的垃圾回收算法，分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清 除阶段回收被标记的对象所占用的空间。如下图，该算法最大的问题是内存碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题。

• 复制算法:为了解决 Mark-Sweep 算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小 的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用 的内存清掉，如图:

这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原 本的一半。且存活对象增多的话，Copying 算法的效率会大大降低。

• 标记整理算法:结合了以上两个算法，为了避免缺陷而提出。标记阶段和 Mark-Sweep 算法相同，标记后不是清 理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。如图:

  

  上面介绍的是几种对垃圾处理的基本思路,各自有各自的优缺点。为了更高效的执行垃圾回收，分代收集法是目前大部分 JVM 所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存 划分为不同的域，一般情况下将 GC 堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收（所以一般采用整理或者标记清楚），新生代的特点是每次垃 圾回收时都有大量垃圾被回收,存活的对象较少(复制算法)，根据各自分区的特点将垃圾回收的性能发挥到极致。

常见的垃圾回收器

下图是目前虚拟机支持的垃圾回收器，以及他们之间组合使用的关系。

• Serial 垃圾收集器(单线程、复制算法) Serial(英文连续)是最基本垃圾收集器，使用复制算法，曾经是 JDK1.3.1 之前新生代唯一的垃圾 收集器。Serial 是一个单线程的收集器，它不但只会使用一个 CPU 或一条线程去完成垃圾收集工 作，并且在进行垃圾收集的同时，必须暂停其他所有的工作线程，直到垃圾收集结束。 Serial 垃圾收集器虽然在收集垃圾过程中需要暂停所有其他的工作线程，但是它简单高效，对于限 定单个 CPU 环境来说，没有线程交互的开销，可以获得最高的单线程垃圾收集效率，因此 Serial 垃圾收集器依然是 java 虚拟机运行在 Client 模式下默认的新生代垃圾收集器。

• ParNew垃圾收集器 ParNew 垃圾收集器其实是 Serial 收集器的多线程版本，也使用复制算法，除了使用多线程进行垃 圾收集之外，其余的行为和 Serial 收集器完全一样，ParNew 垃圾收集器在垃圾收集过程中同样也 要暂停所有其他的工作线程。 ParNew 收集器默认开启和 CPU 数目相同的线程数，可以通过-XX:ParallelGCThreads 参数来限 制垃圾收集器的线程数。【Parallel:平行的】 ParNew 虽然是除了多线程外和 Serial 收集器几乎完全一样，但是 ParNew 垃圾收集器是很多 java 虚拟机运行在 Server 模式下新生代的默认垃圾收集器。

• Parallel Scavenge 收集器 Parallel Scavenge 收集器也是一个新生代垃圾收集器，同样使用复制算法，也是一个多线程的垃 圾收集器，它重点关注的是程序达到一个可控制的吞吐量(Thoughput，CPU 用于运行用户代码 的时间/CPU 总消耗时间，即吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间))， 高吞吐量可以最高效率地利用 CPU 时间，尽快地完成程序的运算任务，主要适用于在后台运算而 不需要太多交互的任务。自适应调节策略也是 ParallelScavenge 收集器与 ParNew 收集器的一个 重要区别。

• SerialOld收集器(单线程标记整理算法) Serial Old 是 Serial 垃圾收集器年老代版本，它同样是个单线程的收集器，使用标记-整理算法， 这个收集器也主要是运行在 Client 默认的 java 虚拟机默认的年老代垃圾收集器。

• ParallelOld收集器(多线程标记整理算法) Parallel Old 收集器是 Parallel Scavenge 的年老代版本，使用多线程的标记-整理算法，在 JDK1.6 才开始提供。

• CMS收集器(多线程标记清除算法)Concurrent mark sweep(CMS)收集器是一种年老代垃圾收集器，其最主要目标是获取最短垃圾 回收停顿时间，和其他年老代使用标记-整理算法不同，它使用多线程的标记-清除算法。 最短的垃圾收集停顿时间可以为交互比较高的程序提高用户体验。

• G1收集器 Garbage first 垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的最前沿成果G1 收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域 的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾 最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保 G1 收集器可以在有限时间获得最高的垃圾收 集效率。(大堆更友好)

上面的这些都是原理性的只能是基石,为下期我们分享JVM调优做准备,大家如果在开发过程，和学习中有什么疑问可以留言，也可以私信我。大家一起成长一起学习