深入理解JVM：内存模型与垃圾收集

"这份文档是关于JVM的专题，主要涵盖了面试中常见的JVM知识点，包括方法的入栈出栈、堆内存分代、运行时数据区、Java内存模型JMM、OOM问题的排查、GC调优策略、JDK8默认的垃圾收集器以及FullGC的触发原因和GC算法等。" 1. **方法进栈出栈的步骤** 在Java中，每当一个方法被调用时，都会创建一个栈帧（Stack Frame）并压入虚拟机栈。栈帧包含了局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。当方法执行完毕，对应的栈帧会被弹出，返回结果给调用者。 2. **堆内存分代** 堆内存通常分为新生代（Young Generation）、老年代（Tenured Generation或Old Generation）和永久代（ Perm Generation，在JDK8后改为元空间MetaSpace）。新生代又细分为Eden区和两个Survivor区（From和To），大部分对象在Eden区分配，经历一次 Minor GC 后，存活的对象会被移到Survivor区，多次存活的对象则晋升到老年代。 3. **运行时数据区** Java虚拟机的运行时数据区包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆和方法区（在JDK8后变为元空间）。每个线程都有自己独立的程序计数器和虚拟机栈，而堆和方法区是所有线程共享的。 4. **Java实例与数据区** Java实例（对象）通常存放在堆内存中，无论是通过`new`关键字创建的还是通过其他方式。新生代的对象首先分配在Eden区，然后经过垃圾收集和晋升机制进入老年代。 5. **Java内存模型JMM** Java内存模型（Java Memory Model，JMM）定义了线程如何访问共享变量，确保多线程环境下的可见性、有序性和原子性。它规定了 volatile、synchronized 和 final 关键字的行为，以及内存屏障等概念。 6. **OOM问题的排查** 当出现内存溢出问题时，可以使用`top`命令监控内存使用，`jstack`分析线程状态，`jmap -heap`查看堆内存分配，`jmap -histo`或在线工具分析对象占用，以及通过GC日志进一步诊断。 7. **GC调优思路** 调优首先需要配置GC日志输出，然后分析吞吐量、平均暂停时间和GC次数。根据业务需求调整堆内存大小，选择合适的垃圾收集器。例如，G1收集器允许设置停顿时间目标，通过观察吞吐量和平均暂停时间进行优化。 8. **JDK8默认垃圾收集器** JDK8默认使用ParallelGC，新生代使用ParallelScavenge，老年代使用ParallelOld。可以通过`java -XX:+PrintCommandLineFlags -version`查看具体设置。 9. **应用启动时的FullGC** 应用启动时发生的FullGC可能是因为元空间不足。元空间用于存储类信息，如果设置过小且类信息过多，会导致元空间扩展，进而触发FullGC，包括MinorGC、OldGC和MetaspaceGC。 10. **GC算法和回收原理** Java中的垃圾收集算法包括标记-清除、复制、标记-整理和分代收集等。这些算法旨在高效地回收不再使用的对象，减少内存碎片，同时保持较低的暂停时间。不同的垃圾收集器如Serial、Parallel、CMS、G1等采用了不同的回收策略。