Java JVM内存与垃圾回收深度解析

"这篇资料是关于Java核心面试知识的整理，涵盖了JVM内存结构、垃圾回收机制、引用类型以及常见的垃圾收集器等内容，旨在帮助学习者掌握基础且重要的Java知识，为面试做好准备。" 在Java开发中，理解和掌握JVM（Java Virtual Machine）的工作原理至关重要。JVM是Java程序的运行平台，它将Java代码编译后的字节码转化为机器语言执行。在JVM内存结构中，主要有以下几个关键区域： 1. **程序计数器**：每个线程都有自己的程序计数器，用于记录当前线程所执行的字节码指令地址。 2. **虚拟机栈**：同样线程私有，每个线程在执行方法时会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。 3. **本地方法区**：线程私有，用于存储JNI（Java Native Interface）调用的本地方法的栈。 4. **堆（Heap）**：线程共享，用于存储对象实例，分为新生代和老年代。 5. **方法区/永久代**：在Java 8之前，这部分存储类的元数据，包括类的加载信息、常量、静态变量等。在Java 8后，这部分被元空间取代。 新生代又分为Eden区、SurvivorFrom区和SurvivorTo区，通过Minor GC进行垃圾回收，采用复制算法。当对象在Eden区创建后，经过几次 Minor GC 还存活的，会被移动到老年代。 老年代则存储生命周期较长的对象，使用标记整理算法进行垃圾回收。永久代或元空间主要存储Class对象，这部分在Java 8之后使用元空间替代，以减少对内存的限制。 垃圾回收是Java的一大特性，它自动管理内存，主要通过两种方式确定垃圾：引用计数法和可达性分析。其中，可达性分析是现代JVM中最常用的策略，通过判断对象是否能从根集合引用链可达来决定其生死。 垃圾回收算法包括标记清除、复制、标记整理和分代收集。分代收集根据对象的生命周期特点，分别在新生代和老年代使用不同的算法，如新生代使用复制算法，老年代使用标记整理算法。 Java中的引用类型包括强引用、软引用、弱引用和虚引用，它们对垃圾回收的影响不同，其中强引用是最常见的引用类型，而软引用、弱引用和虚引用在特定情况下可以帮助控制内存占用，防止或提前触发垃圾回收。 最后，垃圾收集器是实现垃圾回收策略的具体工具，如Serial、ParNew、ParallelScavenge和SerialOld等，它们各有特点，例如Serial收集器适用于轻量级应用，而ParallelScavenge更注重CPU效率。 这些知识对于Java开发者来说是基础且重要的，理解并掌握它们不仅能提升编程效率，也能在面试中表现出扎实的技术功底。