深入理解Java JVM与垃圾回收机制

"该PDF文件是关于JAVA核心面试的知识整理，涵盖了JVM、内存区域、垃圾回收机制、算法以及各种引用类型等内容，旨在帮助求职者准备JAVA开发的面试。" 在JAVA开发中，JVM（Java虚拟机）是运行JAVA程序的关键组件。它将源代码编译成字节码后，负责解释执行。JVM内存区域分为几个关键部分： 1. **程序计数器**：每个线程都有自己独立的程序计数器，存储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，用于存储方法调用时的局部变量、操作数栈和方法返回信息。 3. **本地方法区**：为JNI（Java Native Interface）提供服务，存放线程私有的native方法的栈帧。 4. **堆**：这是所有线程共享的区域，用于存储对象实例和数组。在JAVA 8之前，方法区（也称为永久代）也属于堆的一部分，但之后被元空间（Metaspace）取代。 5. **方法区/永久代**：存储类信息、常量、静态变量等，JAVA 8后被元空间替代，元空间位于 native 内存中，大小可动态调整。 JVM的运行时内存分为新生代、老年代和永久代（或元空间）： - **新生代**：对象首先在Eden区分配，经历几次 Minor GC 后，如果仍然存活，会被移动到Survivor区，进一步存活则进入老年代。 - Eden区：大部分对象的出生地。 - SurvivorFrom 和 SurvivorTo：两个交替使用的幸存者区域，用于对象的复制和存活计数。 - Minor GC：当Eden区满时触发，采用复制算法。 - **老年代**：存放长期存活的对象，通常使用标记整理算法进行垃圾回收。 - **永久代/元空间**：存储类信息，JAVA 8以后，这部分使用元空间代替，以减少对JVM内存的限制。 垃圾回收（GC）是JVM自动管理内存的过程，主要目的是回收不再使用的对象所占用的空间。常见的垃圾识别方法有引用计数法和可达性分析，而算法包括： 1. **引用计数法**：简单但无法处理循环引用问题。 2. **可达性分析**：通过分析对象间的引用关系判断是否可达，是现代JVM的主要垃圾识别方式。 3. **标记清除算法**：标记无用对象并进行清除，会产生碎片。 4. **复制算法**：将存活对象复制到一块连续区域，效率高但空间利用率低。 5. **标记整理算法**：标记后整理所有存活对象到一端，避免碎片但效率较低。 6. **分代收集算法**：根据对象生命周期将内存分代，不同代使用不同的算法，如新生代使用复制算法，老年代用标记整理算法。 JAVA中有四种引用类型： 1. **强引用**：最常见的引用，只要对象有强引用存在就不会被GC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**：比软引用更弱，无论内存是否充足，只要GC工作，就会回收弱引用对象。 4. **虚引用**：主要用于跟踪对象在垃圾回收过程中的状态，不直接获取对象。 在GC策略上，有分代收集和分区收集两种主流方式： - **分代收集**：针对不同生命周期的对象采取不同的收集策略，如新生代使用复制算法，老年代使用标记整理算法。 - **分区收集**：将堆空间划分为多个小分区，每部分独立进行GC，减少暂停时间。 JVM提供了多种垃圾收集器，如： 1. **Serial**：单线程的垃圾收集器，适用于轻量级应用。 2. **ParNew**：Serial的多线程版本，常与CMS（Concurrent Mark Sweep）配合使用。 3. **ParallelScavenge**：优化吞吐量的收集器，使用复制算法，能自动调节新生代大小。 4. **SerialOld**：Serial的旧生代版本，使用标记整理算法。 理解这些知识点对于JAVA开发者来说至关重要，不仅有助于编写高效、稳定的代码，也能在面试中展示出对JVM和内存管理的深入理解。