类加载器
类的加载过程：加载 -> 连接 -> 初始化
连接过程：验证 -> 准备 -> 解析
加载过程：获取类的二进制字节流 -> 转换字节流的静态存储结构为运行时数据结构 -> 内存中生成一个class对象，作为数据的访问入口
作用：动态加载 Java 类的字节码（ .class 文件）到 JVM 中（在内存中生成一个代表该类的 Class 对象）。
分类
BootstrapClassLoader(启动类加载器)：最顶层的加载类，C++实现，通常为null，并且没有父级，主要加载JDK 内部的核心类库以及被 -Xbootclasspath参数指定的路径下的所有类。
ExtensionClassLoader(扩展类加载器)：主要负责加载 %JRE_HOME%/lib/ext 目录下的 jar 包和类以及被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径下的所有类。
AppClassLoader(应用程序类加载器)：面向我们用户的加载器，负责加载当前应用 classpath 下的所有 jar 包和类。
除了这三种，还存在一种自定义类加载器。
自定义类加载器：继承ClassLoader抽象类，打破双亲委派模型重写loadClass方法，不打破就重写findClass()方法。
除了 BootstrapClassLoader 是 JVM 自身的一部分之外，其他所有的类加载器都是在 JVM 外部实现的，并且全都继承自 ClassLoader抽象类。这样做的好处是用户可以自定义类加载器，以便让应用程序自己决定如何去获取所需的类。
双亲委派机制
自底向上委托：当一个类加载器需要加载某个类时，它首先不会自己去尝试加载，而是把这个请求委托给父类加载器去完成。
自顶向下查找：只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求时（即它的搜索范围中没有找到所需的类），子类加载器才会尝试自己去加载。
递归过程：这个过程是递归的，直到启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）为止。
[加载请求]
↓
[应用程序类加载器] → 委派 → [扩展类加载器] → 委派 → [启动类加载器]
↑ (父加载失败) ↑ (父加载失败) ↓ (尝试加载)
│ │ ↓
│ └── 扩展类加载器尝试加载
│
└── 应用程序类加载器尝试加载运行时数据区
方法区
存储类的信息、运行时常量池
常量池的特点
编译器生成
内存共享
动态链接
内存回收
堆
定义
存放所有的对象实例和数组
线程共享的内存区域
由垃圾回收器CG管理
特点
线程共享
动态分配
内存不连续
垃圾回收
结构
新生代
Eden区：新创建的对象首先放在这里
Survivor区：存放从Eden区经过一次GC还存活的对象
Minor CG区：新生代的垃圾回收
老年代
对象在新生代经过多次GC还存活就移动到老年代
Major GC/Full GC：老年代的垃圾回收
元空间
存放类的元数据
不在堆中，使用的是内存
Java8之前叫永久代
配置参数
-Xms：堆的初始大小
-Xmx：堆的最大大小
-XX:NewRatio：新生代与老年代的比例
-XX:SurvivorRatio：设置Eden区与Survivor区的比例
存在问题
堆内存可能会不足
GC频繁
内存泄漏
栈
定义
线程私有的内存区域
存储方法调用的栈帧，存储局部变量、操作数栈、动态链接和方法返回地址等信息
特点
线程私有
栈帧结构
FIFO
内存有限
结构
局部变量表：存储方法的参数和局部变量
操作数栈：执行字节码指令时存储操作数
动态链接：指向运行时常量池的方法引用
方法返回地址：方法执行完毕后返回到哪里
配置参数
-Xss：线程的栈大小
本地方法栈
本地方法，一个Java调用非Java代码的接口
程序计数器
记录当前线程正在执行的字节码指令的地址
特点
线程私有
不会溢出
不涉及垃圾回收
执行引擎
将字节码解释或编译成机器码，并执行这些指令
解释器：逐行把字节码翻译成机器码并执行
JIT编译器：把热点代码（频繁执行的代码）一次性编译成机器码，效率更高
本地方法接口
Java调用本地方法（如C/C++代码）的接口
本地方法库
用其他语言（如C/C++）编写的库，供Java程序调用
垃圾回收
用于回收内存不再使用的对象占用的内存空间，避免内存泄漏。
原因
如果一个或多个对象没有任何的引用指向它了，那么这个对象现在就是垃圾，如果定位了垃圾，则有可能会被垃圾回收器回收
垃圾对象的判定
可达性分析算法
从根对象出发，遍历所有可达对象，不可达的对象视为垃圾。
引用计数法
每个对象去维护一个计数器，记录被引用的次数，当次数变为0，对象就被视为垃圾，缺点就是无法解决循环引用问题。
回收算法
标记清除法
从 GC Roots 出发，标记所有可达对象，遍历堆内存，回收未被标记的对象
复制算法
把堆内存分为两块（From和To)，将from的存活对象复制到to区，然后清除from区的所有对象。
标记整理算法
从 GC Roots 出发，标记所有可达对象,将存活对象向内存的一端移动，清理剩余内存
分代回收
低存活率的新生代复制算法，高存活率的老年代标记清除法或者标记整理法。
finalize 方法
子类可以重写它来定义对象被回收前的清理逻辑
每个对象的 finalize 方法只会执行一次
第一次被标记为不可达时，finalize 方法被执行，并且在该方法中将对象重新与 GC Roots 关联
第二次被标记为不可达时，finalize 方法不会再次执行，对象会被直接回收
引用类型
强引用：有用且必须
弱引用：可能有用且非必须
软引用：有用且非必须
虚引用：无用
垃圾回收器
Java垃圾回收器是JVM自动内存管理的核心组件，负责回收不再使用的对象以释放内存。以下是主流垃圾回收器的分类和特点：
按代际划分的垃圾回收器
1. 新生代回收器
Serial收集器
单线程STW（Stop-The-World）工作
适合客户端应用，简单高效
使用复制算法（Copying）
ParNew收集器
Serial的多线程版本
与CMS配合工作的首选新生代收集器
默认线程数=CPU核心数
Parallel Scavenge收集器
吞吐量优先（Throughput）
自适应调节策略
适合后台运算型应用
2. 老年代回收器
Serial Old收集器
Serial的老年代版本
使用标记-整理算法（Mark-Compact）
作为CMS失败时的后备方案
Parallel Old收集器
Parallel Scavenge的老年代版本
多线程标记-整理算法
JDK6开始提供
CMS（Concurrent Mark-Sweep）收集器
以最短停顿时间为目标
四阶段过程：
初始标记（STW）
并发标记
重新标记（STW）
并发清除
缺点：内存碎片问题
3. 全堆回收器
G1（Garbage-First）收集器
JDK9默认收集器
将堆划分为多个Region（默认2048个）
可预测的停顿时间模型
混合回收策略（Young GC + Mixed GC）
ZGC（Z Garbage Collector）
JDK11引入（生产环境从JDK15开始）
目标：<10ms的STW停顿
关键技术：着色指针（Colored Pointers）和读屏障
支持TB级堆内存
Shenandoah
与ZGC竞争的低延迟收集器
并发压缩算法
通过读/写屏障实现并发
核心算法对比
关键参数配置
// 常用JVM参数示例
-XX:+UseSerialGC // 使用Serial+Serial Old组合
-XX:+UseParNewGC // 使用ParNew+Serial Old组合
-XX:+UseParallelGC // 使用Parallel Scavenge+Parallel Old
-XX:+UseConcMarkSweepGC // 使用ParNew+CMS+Serial Old
-XX:+UseG1GC // 使用G1收集器
-XX:+UseZGC // 使用ZGC（JDK11+）
-XX:+UseShenandoahGC // 使用Shenandoah（需单独版本）
// 通用调优参数
-Xms4g -Xmx4g // 堆大小（生产环境建议设为相同值）
-XX:NewRatio=2 // 新生代:老年代=1:2
-XX:SurvivorRatio=8 // Eden:Survivor=8:1:1
-XX:MaxGCPauseMillis=200 // 目标最大GC停顿时间(ms)选择策略
吞吐量优先：Parallel Scavenge + Parallel Old
适合后台计算型应用
示例：大数据处理、科学计算
低延迟优先：CMS/G1/ZGC/Shenandoah
适合交互式应用
示例：Web服务、交易系统
小内存应用：Serial + Serial Old
适合客户端程序
示例：桌面应用、移动应用
超大堆内存：G1/ZGC/Shenandoah
堆内存>4GB时建议使用
特别推荐ZGC用于TB级堆
建议通过
-XX:+PrintGCDetails和可视化工具（如GCViewer）分析实际应用的GC日志，针对性地选择最适合的回收器组合。
评论