深入理解JVM：内存结构与垃圾回收

"该资源是关于JAVA核心知识点的面试复习指南，主要涵盖了Java集合、JVM详解、Java多线程、线程池高并发、Java IO以及Java阻塞队列等核心内容。" 在Java编程中，理解JVM（Java虚拟机）的工作原理至关重要。JVM是Java程序运行的平台，它将编译后的字节码转换为机器码执行。JVM内存区域主要分为以下几个部分： 1. **程序计数器**：每个线程都有自己的程序计数器，它记录着当前线程所执行的字节码指令的地址。 2. **虚拟机栈**：同样为线程私有，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，每当执行一个方法，就会创建一个新的栈帧，方法结束则栈帧出栈。 3. **本地方法区**：线程私有，用于支持JNI（Java Native Interface）调用本地（C/C++）方法。 4. **堆**：所有线程共享，用于存储对象实例。堆内存被划分为新生代和老年代，新生代又细分为Eden区、SurvivorFrom区和SurvivorTo区，采用复制算法进行垃圾回收。 5. **方法区/永久代**：在Java 8之前，这部分存储类的元数据，如类信息、常量、静态变量等。Java 8后，这部分被元空间取代。 JVM运行时内存的细分包括： - **新生代**：新创建的对象首先分配在Eden区，经历一次Minor GC后，存活下来的对象会被移动到Survivor区，并增加年龄。 - **老年代**：当对象在Survivor区达到一定年龄或大小时，会进入老年代。 - **永久代/元空间**：存放类的信息，包括类的加载器、运行时常量池、字段和方法数据以及方法代码。 垃圾回收是JVM自动管理内存的重要机制。主要有以下几种算法： - **引用计数法**：简单但无法处理循环引用。 - **可达性分析**：通过根节点（如全局变量、栈中的引用）来判断对象是否可达，更准确但复杂。 - **标记清除算法**：标记所有活动对象，然后清除未标记的对象，产生碎片。 - **复制算法**：将内存分为两块，每次只使用一块，回收时将存活对象复制到另一块，效率高但空间浪费。 - **标记整理算法**：标记后将存活对象向一端移动，然后清理边界外的区域。 - **分代收集算法**：根据对象生命周期不同，在新生代和老年代分别使用不同的算法，如新生代用复制算法，老年代用标记整理算法。 Java提供了四种引用类型： 1. **强引用**：默认的引用类型，除非手动断开，否则不会被垃圾回收。 2. **软引用**：在系统内存不足时，会回收持有软引用的对象。 3. **弱引用**：在下次垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收持有弱引用的对象。 4. **虚引用**：主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态，不直接阻止对象回收。 垃圾收集器是JVM实现垃圾回收策略的具体工具，例如： - **Serial收集器**：单线程，适用于轻量级应用。 - **ParNew收集器**：Serial的多线程版本，常配合CMS收集器使用。 - **ParallelScavenge收集器**：优化了吞吐量，适合后台计算服务。 - **SerialOld收集器**：Serial的旧生代版本，适用于单CPU环境。 了解这些核心概念对于理解和优化Java应用程序的性能至关重要，尤其是在面试中，它们是评估候选人技术能力的重要指标。