什么是JVM
JVM，或叫Java虚拟机（Java Virtual Machine），是Java平台的一部分，它是一个用于执行Java字节码的虚拟计算机。
Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码字节码。
如下图所示：
简单来说JVM是用来解析和运行Java程序的，提供了许多功能，例如：垃圾回收、内存管理、安全性和线程管理等。
JVM的体系结构
JVM体系结构，如下图所示：
包含：JVM堆、虚拟机栈、程序计数器、Java方法区、本地方法栈。
1.JVM堆（Heap）
堆是Java应用程序中最重要的内存区域之一，其中包括对象的实例数据，例如类的字段和对象引用。
在堆中分配内存，对象的生命周期，由垃圾回收器来管理。
2.JVM方法区（Method Area）
方法区是用来存储类的元数据信息、静态变量、常量池、类的字节码等信息的内存区域。
Java 8之前，方法区是永久代（Permanent Generation），但在Java 8后，方法区被替换为元数据区（Metaspace）。
3.Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）
虚拟机栈是每个线程私有的内存区域，用于存储方法调用的局部变量、操作数栈、方法返回地址以及异常处理信息。
虚拟机栈是用来执行方法的，每个方法调用都会创建一个栈帧，栈帧包含方法的参数、局部变量和操作数栈。
4.程序计数器（Program Counter Register）
程序计数器是每个线程私有的内存区域，用于存储当前线程正在执行的字节码指令的地址。
程序计数器通常用于顺序执行字节码指令，是线程私有的。
5.本地方法栈（Native Method Stacks）
本地方法栈与虚拟机栈一样是线程私有的，用于支持Java程序与本地代码（如C或C++编写的代码）的交互。
JVM垃圾回收算法
JVM使用不同的垃圾回收算法来管理内存中的对象，主要包含：标记-清除算法、
1.标记清除算法
这是最早的垃圾回收算法之一，它分为两个阶段：标记（Mark）和清除（Sweep）。
如下图所示：
首先，它标记所有存活的对象，然后清除未标记的对象。
这个算法的主要问题是内存碎片化，会导致空间浪费和性能问题。
2.复制算法
复制算法步骤，主要分为如下步骤：
第一步：标记出所有的存活对象
从根集合节点进行扫描，例如：线程栈中的对象、静态变量、寄存器中的指针等，标记出所有的存活对象，
第二步：复制对象到新内存
找出所有仍然存活的对象，并将这些存活的对象复制到一块儿新的内存。
如下图所示：
它将存活对象从一个区域复制到另一个区域，并清除非存活对象，这样可以解决内存碎片问题，但需要额外的内存空间。
3.标记整理算法
这个算法结合了标记和清除以及复制算法的优点。
首先，它标记存活对象，然后将它们压缩到一起，清除未标记的对象。这有助于减少内存碎片，并且不需要额外的内存空间。
如下图所示：
4.分代收集算法
这个算法将堆分为不同的代，通常分为新生代和老年代。
大多数对象在短时间内变得不可达，因此新生代使用复制算法来回收，而老年代使用标记-整理算法，这种分代回收策略可以提高垃圾回收的效率。
JVM总结
JVM是Java平台的核心组件，负责执行Java程序，提供了跨平台性、内存管理、垃圾回收和性能优化等关键功能。
1.跨平台性
JVM的核心特点之一是跨平台性，Java程序被编译成字节码（bytecode），这些字节码可以在任何装有适当JVM的平台上运行。
2.内存管理
JVM负责内存管理，包括内存分配、垃圾回收和内存释放，JVM自动分配和回收内存，从而防止内存泄漏和提高程序的稳定性。
3.垃圾回收
JVM内置了垃圾回收器，负责回收不再使用的内存，垃圾回收可以大大减轻程序员的负担，因为它自动管理内存释放，而无需手动释放对象。
4.安全性
JVM提供了安全性特性，可以保护程序免受恶意代码执行和内存越界访问的威胁。这包括安全沙箱和字节码验证。
5.垃圾回收器
JVM有多种垃圾回收器，每个回收器都有不同的优点和适用场景，Java开发人员可以根据应用程序需求选择合适的垃圾回收器。
陈睿mikechen
十余年BAT架构经验，资深技术专家，就职于阿里、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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