JVM運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)、類加載器和GC算法！！！
JVM簡介
JVM是Java虛擬機(jī)，存在于JRE中，即Java運(yùn)行時環(huán)境，JVM是運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的程序，而我們的Java程序是運(yùn)行在JRE（JVM）之上的，操作系統(tǒng)是運(yùn)行在硬件之上的。
我們所編寫的Java文件，首先會被編譯成class文件，然后通過類加載器進(jìn)行加載到JVM中，也就是我們的運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)，核心有五部分組成，分別是，方法區(qū)、堆、虛擬機(jī)棧、本地方法棧、程序計數(shù)器。
類加載器
所謂類加載器，也就是將.class文件加載為Class模板，并可以通過new關(guān)鍵字創(chuàng)建實例對象，實例對象可以通過getClass方法獲取Class模板，Class模板可以通過getClassLoader方法獲取類加載器。
其中這里的類加載器有三種，分別是啟動類（根）加載器（BootStrap Class Loader）、擴(kuò)展加載器（）ExtClassLoader、應(yīng)用程序加載器（AppClassLoader），根據(jù)雙親委派機(jī)制，當(dāng)加載一個對象的時候，會從應(yīng)用程序加載器往上找，找到擴(kuò)展類加載器，然后再往上找，找到根加載器，如果根加載器無法加載，那么就會看看擴(kuò)展類加載器是否可以加載，如果也不可以那么就去應(yīng)用程序加載器加載，如果還不可以，就會報錯。
我們一般自定義的類，都是被應(yīng)用程序加載器進(jìn)行加載，JDK自帶的類，一般都是通過根加載器進(jìn)行加載，下圖ext包下的類都是擴(kuò)展類加載器進(jìn)行加載的。
本地方法棧
本地方法棧主要是存儲被native關(guān)鍵字修飾的方法，該方法會調(diào)用本地方法接口（Java Native Interface JNI）本地方法接口會調(diào)用本地方法庫，其中這里面主要是一些C/C++程序。
程序計數(shù)器
程序計數(shù)器：程序計數(shù)器是線程私有的，每個線程都有一個程序計數(shù)器，是線程私有的，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。
方法區(qū)
方法區(qū)：方法區(qū)是線程共享的，主要存儲靜態(tài)變量、常量、類型信息（構(gòu)造方法、接口的定義）和常量池。
虛擬機(jī)棧
當(dāng)我們的方法被調(diào)用的時候，就會進(jìn)棧，當(dāng)方法執(zhí)行結(jié)束的時候就會出棧，其中main方法是第一個進(jìn)棧的方法，當(dāng)然了，由于棧是先進(jìn)后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以main方法是最后出棧的方法，即最后結(jié)束的方法。
當(dāng)我們的main方法調(diào)用其他方法的時候，其他方法也會進(jìn)棧，如果其他方法也調(diào)用了其他方法，那么還會進(jìn)棧那，如果我們有死循環(huán)（或其他不當(dāng)操作）進(jìn)棧，那么就會出現(xiàn)Stack Overflow即棧溢出。下面模擬一個棧溢出
package com.hzy;
public class Main {
public static void main(String[] args){
a();
}
public static void a() {
b();
}
public static void b() {
a();
}
}
棧中主要存放：八大基本數(shù)據(jù)類型、對象的引用、實例方法
堆
當(dāng)類加載器加載了類之后，會把類、方法、常量、變量放到堆中，并保存引用類型所指的真實對象。
當(dāng)某個對象使用完畢之后，會出棧，但是，所指向的對象會殘留在堆中，也就成為了垃圾。對于堆來說，又被細(xì)分為了三部分：新生區(qū)、老年區(qū)、元空間（JDK8以后永久區(qū)改名為元空間）。新生區(qū)又細(xì)分為：伊甸園區(qū)（Eden）、幸存0區(qū)、幸存1區(qū)。這樣分的目的也就是為了解決堆中的垃圾問題，GC垃圾回收機(jī)制就是，會對新生區(qū)進(jìn)行垃圾回收，沒有被回收的垃圾會進(jìn)入到幸存區(qū)（0區(qū)或1區(qū)），GC垃圾回收機(jī)制會對幸存區(qū)進(jìn)行回收，這種在新生區(qū)進(jìn)行垃圾回收的機(jī)制是輕量級，即輕GC，如果在幸存區(qū)也沒有被清理掉，那么就會進(jìn)入老年區(qū)（默認(rèn)是被清理了15次還沒死，就進(jìn)入老年區(qū)），對新生區(qū)和老年區(qū)都進(jìn)行垃圾回收的機(jī)制是重量級的，即重GC，會把所有的垃圾都清理一下，我們所聽說的垃圾回收機(jī)制，也就是對新生區(qū)和老年區(qū)進(jìn)行的回收。
如果我們的新生區(qū)和老年區(qū)都滿了，就會報一個Out Of Memory（OOM）內(nèi)存不足。下面模擬一個OOM
package com.hzy;
public class Main {
public static void main(String[] args){
String s = "hello";
while (true) {
s += s;
}
}
}
這里的元空間常駐在內(nèi)存中，主要是存放我們的Class對象，接口定義，常量池和Java運(yùn)行時的一些環(huán)境，這里不存在垃圾，虛擬機(jī)關(guān)閉時會被釋放內(nèi)存
這里需要注意一下，我們的方法區(qū)就是在元空間的，其中常量池是在方法區(qū)中的，很多時候，我們習(xí)慣把方法區(qū)單獨提出來，有時稱方法區(qū)為非堆。
GC算法
如何判斷該對象是垃圾？
引用計數(shù)法
用一個標(biāo)識位去計數(shù)該對象被引用的次數(shù)，被引用一次該標(biāo)識位的值就加1，當(dāng)該標(biāo)識位的值為0的時候就認(rèn)為該對象是垃圾。
可達(dá)性分析法
從GC Roots往下搜索，如果某個對象不可達(dá)（也就是不在任何一棵樹上），就認(rèn)為該對象及與之相連的對象為垃圾（5，6，7為垃圾）。
GC主要是對新生區(qū)和老年區(qū)進(jìn)行回收
標(biāo)記-清除算法
標(biāo)記清除算法是最基礎(chǔ)的垃圾回收算法，主要包括兩步，標(biāo)記和清除，首先標(biāo)記處所有需要回收的對象，標(biāo)記之后，統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對象，反過來也可以，標(biāo)記存活的對象，統(tǒng)一回收所有未標(biāo)記的對象。該算法進(jìn)行標(biāo)記清除后，會有大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片。
標(biāo)記-復(fù)制算法
復(fù)制算法主要是對新生區(qū)進(jìn)行垃圾回收，其中新生區(qū)又包括：伊甸園區(qū)，幸存0區(qū)和幸存1區(qū)，其實這里的0區(qū)和1區(qū)又叫做from區(qū)和to區(qū)，這里的from區(qū)和to區(qū)是動態(tài)的，當(dāng)進(jìn)行垃圾回收的時候，如果伊甸園區(qū)有殘余垃圾，from區(qū)也有殘余垃圾，那么會把這兩個區(qū)的垃圾都放到to區(qū)，并把to區(qū)改名為from區(qū)，目的是保證to區(qū)永遠(yuǎn)為空（誰空誰是to），方便把伊甸園區(qū)和from區(qū)的垃圾都放到to區(qū)。這樣一來就會有一個空閑的區(qū)域，導(dǎo)致空間浪費。
標(biāo)記-整理算法
即是對標(biāo)記清楚算法再次掃描，進(jìn)行空位填充，這樣一來，沒有了空余空間，但是多了一遍遍歷，更耗時（一般都是執(zhí)行多次標(biāo)記清除算法才執(zhí)行一次標(biāo)記壓縮算法）。
總結(jié)
對于GC垃圾回收算法適用場景：新生區(qū)用標(biāo)記-復(fù)制算法，老年區(qū)用標(biāo)記-整理算法