JVM与GC原理 - 技术栈

JVM运行流程

Java 虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）是 Java 平台的核心组件之一，它是一个在实际硬件和操作系统上模拟运行 Java 字节码的虚拟计算机

Java 程序被执行的顺序通常包括以下几个步骤：

编辑（Edit）：程序员编写 Java 源代码文件（.java 文件），其中包含类、方法、变量等定义。
编译（Compile）：使用 Java 编译器（javac）将源代码文件编译成字节码文件（.class 文件）。编译过程将源代码文件转换为平台无关的字节码。
加载（Load）：Java 虚拟机（JVM）加载字节码文件到内存中，并对字节码进行验证、准备和解析等操作。
链接（Link）：在链接阶段，JVM 将字节码文件中的符号引用转换为直接引用，并生成可执行代码。链接包括三个子阶段：
- 验证（Verification）：确保字节码文件符合 Java 虚拟机规范，防止恶意代码和错误代码对系统造成损害。
- 准备（Preparation）：为类的静态变量分配内存空间，并设置默认初始值。
- 解析（Resolution）：将符号引用转换为直接引用，即将类、方法、字段等在内存中的地址解析出来。
初始化（Initialization）：在初始化阶段，JVM 执行类的初始化代码，对静态变量赋初值，并执行静态代码块。初始化阶段是类加载过程中的最后一个阶段，只有在初始化之后，类才能被真正使用。
执行（Execution）：JVM 执行程序的主方法（main() 方法），从 main() 方法开始执行程序的主要逻辑。程序的执行顺序由代码中的逻辑和控制流程决定，可以包括方法调用、条件语句、循环结构等。

以上是 Java 程序执行的一般顺序，每个步骤都是逐步进行的，直到程序完全执行结束。

GC

垃圾回收（Garbage Collection，GC）是 Java 虚拟机（JVM）自动管理内存的重要功能，它负责在运行时识别和清除不再使用的对象，以释放内存空间。以下是 GC 的核心知识点：

对象的生命周期：了解对象的生命周期是理解 GC 的基础。当一个对象被创建后，它会被分配在堆内存中。当对象不再被引用时，它变成了不可达对象，这时候就可以被垃圾回收器识别和回收。
引用类型：在 Java 中，对象之间的引用可以分为强引用、软引用、弱引用和虚引用等几种类型。不同类型的引用影响着对象的生命周期和垃圾回收行为。
垃圾回收算法：垃圾回收器使用不同的算法来识别和回收内存中的不再使用的对象。常见的算法包括标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法和分代收集算法等。
垃圾回收器：Java 虚拟机中有多种垃圾回收器，如串行回收器、并行回收器、并发回收器和 G1 回收器等。不同的回收器适用于不同的场景和需求，可以通过 JVM 参数进行配置和选择。
GC 日志分析：GC 日志记录了垃圾回收器的执行情况，包括回收的对象数量、回收时间、停顿时间等信息。通过分析 GC 日志可以了解程序的内存使用情况和垃圾回收性能，进而优化程序的内存管理和性能。
调优策略：根据实际场景和需求，需要选择合适的垃圾回收器和调优策略。常见的调优手段包括调整堆大小、选择合适的垃圾回收器、减少对象的创建和引用、优化程序逻辑等。

以上是 GC 的核心知识点，理解这些知识可以帮助开发者更好地理解 Java 内存管理机制，优化程序的性能和内存利用率。

在 Java 虚拟机中，堆内存（Heap）被划分为不同的区域，其中包括新生代（Young Generation）、老年代（Old Generation）等。这些区域主要用于管理对象的生命周期和执行垃圾回收。以下是对新生代和老年代的介绍：

新生代（Young Generation）：
- 新生代是堆内存的一部分，用于存放新创建的对象。
- 新生代通常被进一步划分为 Eden 区和两个 Survivor 区（From 和 To 区）。
- 大多数对象首先分配在 Eden 区，当 Eden 区满时，会触发 Minor GC，将存活的对象移动到 Survivor 区。
- Survivor 区用于存放经过一次或多次 Minor GC 后仍然存活的对象。在多次 Minor GC 过程中，存活的对象会从一个 Survivor 区移动到另一个 Survivor 区，直到最终被移动到老年代或被回收。
老年代（Old Generation）：
- 老年代用于存放长期存活的对象和从新生代晋升过来的对象。
- 当一个对象经过多次 Minor GC 后仍然存活，它会被晋升到老年代。
- 当老年代的空间不足时，会触发 Full GC（Major GC 或 Full Garbage Collection），对整个堆进行垃圾回收。
- Full GC 的触发频率相对较低，因为它会导致停顿时间较长，影响程序的性能。

新生代和老年代的划分使得 Java 垃圾回收更加高效，因为大部分对象的生命周期较短，很快就会被回收，而只有少部分对象会进入老年代，减少了 Full GC 的频率。优化堆内存的分配和垃圾回收策略，可以提高 Java 程序的性能和稳定性。