一.图解java从编译到运行
我们可以看到当我们编译一个java文件到执行引擎运行大概会经过下图所示的流程，我们知道jvm是c++写的，所以解释执行是c++种有个解释器来解释字节码，由于它是经过一次翻译，所以它会比较慢，而JIT编译器是如果你的代码会执行超过5000次以上就会认为这段代码是热点代码，它会直接帮助我们翻译成汇编，它的速度比较快，但是它可能提前编译，所以加载时间稍长。
二.类加载器
1.类加载器的定义
根据指定全限定名将class文件加载到jvm内存中，转为Class对象。
2.类加载器的分类
- 启动类加载器
Bootstrap类加载器(c++实现):负责将存放在/java_home/lib或-xbootclasspath参数指定的路径的类库加载到内存中
- 其他类加载器
- Extension类加载器（java实现）：负责/java_home/lib/ext目录或java.ext.dirs系统变量指定路径的所有类库；
- Application应用类加载器，用来加载用户类（classpath）路径上的指定类库，我们可以直接使用，如果我们没有自定义类加载器默认就使用这个加载器
3.双亲委派机制
如果一个类加载器收到类加载请求，并不直接去加载，会先去父类去加载，如果父类没有加载过，才会使用自己的类加载器。每个类加载器都是这样的，它的流程是bootstrap->Extension->Aplpication->用户自定义
- 为什么使用双亲委托机制？
如果没有双亲委托就无法保证内存中类的唯一性，也保证不了核心API的安全性，并且内存中会出现多份同样的字节码，如何破解双亲呢？重写类加载器，并重写findclass和loadclass方法。
三.jvm运行时数据区
1.内存结构图
2.共享区
- 方法区
每一个jvm虚拟机只有一个方法区，生命周期与jvm一致，能够被所有线程共享；存储类信息，静态变量，常量；
- 堆区
每一个jvm虚拟机只有一个堆区，生命周期与jvm一致，能够被所有线程共享；存储对象和数组；
3.独占区
- 虚拟器栈
每个Java虚拟机线程都有一个私有的Java虚拟机栈，在线程创建时创建；Java虚拟机栈存储栈帧，那什么是栈帧？栈帧用于存储数据和部分结果，以及执行动态链接，方法的返回值和调度异常。你可以理解为方法的执行，它是压栈执行的。
我们可以用-Xss 来设置栈的大小，默认一般是1024KB,当然这个跟平台有关，并且如果一直出不了栈，如四递归，就会可能导致栈溢出即:stack overflow error。
- 栈帧执行流程
我们在看看栈帧内部执行的结构，即方法执行的结构：当执行某个操作时局部变量表会被压入到操作数栈中，程序计数器会记录字节码所在的位置行号，如果这个时候有其他线程执行，当其执行完成后就会回到该位置继续执行，当执行完成后，如果有返回值会被压入到操作数栈返回。
- 本地方法栈
每个Java虚拟机线程都有可能存在一个私有的本地方法栈，如果线程没有调用本地方法（native）则可能不存在本地方法栈。
- 程序计数器（指令内存地址偏移量）
线程在运行时都会抢CPU的资源进行运行，如果线程在运行时来回切换，为了保证切换回来后知道执行在哪个位置，需要程序计数器来记住当前执行的位置，每个栈帧的刚进入的时候都是从0开始的偏移量，字节码指令大小不一样，偏移量不一样。
4.代码执行流程
1.jvm申请内存 主要是申请方法区和栈内存
2.初始化运行时数据区
3.类加载
4.执行方法
5.创建对象
四.jvm对象分配和垃圾回收机制
1.堆内存地址分配
堆地址可以分为以上四个区，那这四个区分别分配什么对象，以及他们的运作流程是咋样的呢？我们接着继续看。
2.对象创建与分配过程
1.对象的创建过程
1.对象分配内存的方式
指针碰撞：
当内存空间连续没有碎片可以分配对象大小时，我们叫指针碰撞，这种效率高。
空闲列表：
内存空间不是连续，我们需要对内存碎片进行记录，并且进行分配给对象。
2.并发安全问题解决
CAS失败重试：
多线程分配对象时，我们会通过cas来判断对象是否创建来解决并发问题。
本地线程分配缓冲：
Thread Local Allocation Buffer的简称，这种是每个线程都在eden区分配自己线程的对象，这种速度更快，但是占用内存会比较大。
3.内存初始化
它是给对象的一些变量初始化，比如int类型赋初始0等。
4.对象头的设置
5.对象的初始化
根据构造方法区创建对象。
2.对象的放置区域
1.一般对象
这种是new出来直接放到eden区的。
2.大对象
这种大对象是直接放到老年代即：Tenured区，或者是经过15次的minorGc的未被回收的对象。minorGc会在后面介绍。
3.栈对象
逃逸分析与jit，当有热点数据时（方法的次数达到一定的次数）就会触发jit编译，然后就会形成逃逸分析，判断对象是否可以逃出此方法（在栈内创建不会被其他线程使用），若可以就会在栈内创建对象。
3.垃圾回收机制
1.回收算法简介
- 复制算法
它将可用内存一分为二，每次只用一块，当这一块内存不够用时，便触发 GC，将当前存活对象复制(Copy)到另一块上，以此往复。例如年轻代中的MinorGc机制，它的效率高，因为java中大部分对象可以直接回收，所以存活的对象比较少，那复制的数据量就会比较小，但是它也会造成一定程度的内存浪费。
- 标记算法
在标记清除的基础上，追加了碎片的散落问题，在清除之后进行了碎片的整理，但副作用是增了了GC的时间。例如老年代垃圾回收，它的好处是提供了连续的内存。如上图复制算法，当对象被复制到内存2时，那么内存1内存如果没法直接使用，就有可能成为内存碎片，那么我们就需要用来标记这些碎片，对其整理。
- 根可达性分析算法
如果对象没有被GCRoot持有或引用，这些对象就有可能被回收。在jvm中GcRoot有静态变量、常量池、线程栈变量、jni指针，除此之外还有Exception对象、类加载器、同步锁（synchronized）、内部对象，本地缓存、回调、临时对象等
2.jvm中的垃圾回收
1.引用关系类型
强引用
new出来的对象就是强引用，jvm宁愿oom也不会回收此类对象。
软引用
SoftReference 包裹的对象，如果仅有软引用的情况下，除非内存不足，不然垃圾回收器不会回收。
弱引用
WeakReference包裹的对象，垃圾回收时会回收此类对象。
虚引用
PhantomReferences随时可以被垃圾回收器回收，可以验证垃圾回收器是否正常工作。
2.MinorGc
第一次MinorGc:当eden区满了之后，就会执行MinorGc并且将存活的对象放置S0区；
第二次MinorGc:当eden区再次满了，就会将eden和S0区存活的对象放置S1，并且S0和S1交换，这个时候S0中的对象就是经过 两次MinorGc未被回收的对象了。
3.FullGc
我们把eden、s0、s1区成为年轻代(G0)，当我们的对象经过15（参数可调，最大15） 次GC后依旧未被回收，它就会进入老年代即G1(Tenured)区，如果是一个大对象创建后也会进入老年代，如果G0和G1都满了，就会触发FullGc,如果FullGC触发后依旧无法为对象分配内存，就会触发oom即：内存溢出。
4.class对象是否能被回收？
可以但是条件比较苛刻，1.class创建的对象都被回收；2.对应的类加载器被回收；3.class对象未被引用，且无法反射获取；
5.finalize方法总结
对象被回收时会执行此方法；它的优先级比较低，并且它只会调用一次，不会重复执行。
public class FinalizeTest {
public static FinalizeTest instance;
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
super.finalize();
System.out.println("i'm going to die");
instance=this;//重新赋值
}
public void alive(){
System.out.println("i'm alive");
}
@Test
public void testFinalize() throws InterruptedException {
instance=new FinalizeTest();
instance=null;
System.gc();
Thread.sleep(200);//休眠线程,finalize 执行,如果休眠 finalize 可能执行不了
if(instance!=null){
instance.alive();
}else{
System.out.println("i'm dead1");
}
instance=null;
System.gc();//再次GC finalize不会再执行,只会执行一次
Thread.sleep(200);
if(instance!=null){
instance.alive();
}else{
System.out.println("i'm dead2");
}
}
}
日志打印：
i'm going to die
i'm alive
i'm dead2
五.总结
我们经过前面四节的学习，主要掌握了以下知识点：
1.java加载到jvm的流程，jit编译和字节码解释器的区别；
2.类加载机制和双亲委派机制；
3.jvm运行时内存结构分为独占、共享区，也分别堆独占和共享区进行了介绍，我们也总结了独占区虚拟机栈帧中方法执行流程；
4.jvm对象的分配，我们从jvm数据初始化开始，以及对象分配时的内存分配情况，如指针碰撞以及空闲列表两种方式以及多线程创建的cas判断原则，我们也讲了对象的具体接口，比如对象头,让我们了解到一个对象不仅仅包含对象数据还包含类指针、字节对象、对象头（同步 hash、锁等信息），后面我们又对对象放置的对区域做了简单介绍；
5.除了对象分配之外，我们学到了垃圾回收机制，对象的引用类型等知识点，在jvm中我们一般都使用根可达分析来处理垃圾回收。
