JVM 的内存划分
是其管理内存的基础，不同的内存区域有着不同的功能和特点，主要分为线程私有的区域和线程共享的区域。
线程私有的区域
栈：栈又分为本地方法栈和虚拟机栈。本地方法栈主要用于存储调用本地方法时需要传入的参数；虚拟机栈则由一个个栈帧组成，每个栈帧对应着一次方法调用，包含了局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址等信息。
程序计数器：它的作用是指向下一行要执行的代码行号，是唯一一个在 JVM 规范中没有规定 OutOfMemoryError（内存溢出）情况的区域。
线程共享的区域
方法区：其具体实现为元空间，主要用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
堆：堆是 JVM 中最大的一块内存区域，主要用于存储对象实例。几乎所有的对象都在这里分配内存。
对象的生命周期
一个对象的组成
对象在内存中的组成主要包括对象头、实例数据和对齐填充三部分。
对象头：包含 markword、指向对象类型的指针，如果是数组的话还额外存储了数组长度。markword 用于存储对象的哈希码、GC 分代年龄、锁状态等信息；指向对象类型的指针则指向该对象对应的类元数据，使得 JVM 能够确定该对象是哪个类的实例。
实例数据：这部分是对象真正存储的有效信息，即我们在类中定义的各种字段的值，包括从父类继承下来的和子类中定义的。
对齐填充：由于 JVM 要求对象的大小必须是 8 字节的整数倍，所以当对象的实际大小不满足这个要求时，就需要通过对齐填充来补齐，以提高内存访问效率。
分配内存给对象的方式
在堆中为对象分配内存时，根据内存是否规整，有不同的分配方式。
指针碰撞：如果内存是规整的，即所有用过的内存放在一边，空闲的内存放在另一边，中间用一个指针隔开。分配内存时，只需将指针向空闲内存一侧移动与对象大小相等的距离即可。这种方式的缺点是需要进行内存整理，以保持内存的规整性。
空闲列表：如果内存不是规整的，存在很多空间碎片，JVM 会维护一个空闲列表，记录哪些内存块是可用的。分配内存时，从空闲列表中找到一块足够大的内存块分配给对象，并更新空闲列表。
如何访问到对象
对象的访问方式主要有直接指针和句柄访问两种。
直接指针：直接指针是指对象的引用中存储的就是对象在堆中的实际地址。这种方式的优势是访问速度快，比句柄访问少一次指针定位的开销。
句柄访问：句柄访问是指在堆中划分出一块内存作为句柄池，引用中存储的是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息。这种方式在对象移动（如 GC 时的内存整理）的场景下有优势，因为只需修改句柄中的实例数据指针，而引用本身不需要修改
垃圾回收
判定生死：垃圾的判定
判定对象是否为垃圾（即是否需要被回收）是垃圾回收的第一步，主要有引用计数法和可达性分析两种方法。
引用计数法（脑门刻字法） ：这种方法为每个对象设置一个引用计数器。每有一个引用指向该对象，计数器加 1；每断开一个引用，计数器减 1。当计数器的值为 0 时，就认为该对象是垃圾，可以被回收。引用计数法的优点是实现简单、效率高，但缺点是无法解决循环引用的问题，比如 A 引用 B，B 引用 C，C 又引用 A，此时三个对象的引用计数器都不为 0，但它们实际上已经无法被外部访问，却不会被判定为垃圾。
可达性分析（平地长树法） ：可达性分析是从一系列被称为 "GC 根" 的对象开始，向下搜索。如果一个对象能通过 GC 根的引用链关联上，就说明该对象是可达的，不会被回收；否则，就被判定为垃圾。
现行的虚拟机主要采用可达性分析来判定对象的生死。能作为 GC 根的对象包括：
在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，如方法参数、局部变量、临时变量等。
在方法区中类静态属性引用的对象，如 Java 类的引用类型静态变量。
在方法区中常量引用的对象，如字符串常量池里的引用。
在本地方法栈中 JNI（Native 方法）引用的对象。
Java 虚拟机内部的引用，如基本数据类型对应的 Class 对象、一些常驻的异常对象、系统类加载器等。
所有被同步锁（synchronized 关键字）持有的对象。
反映 Java 虚拟机内部情况的 JMXBean、JVMTI 中注册的回调、本地代码缓存等。
垃圾回收的策略
垃圾回收的策略涉及到何时回收、怎样回收等问题，这与对象的分代有关。
分代假说：基于强分代假说（绝大多数对象都是朝生夕灭的）、弱分代假说（熬过越多次垃圾回收的对象，越难以消亡）和跨代引用假说（跨代引用相对于同代引用来说仅占极少数），JVM 将堆划分为新生代和老年代。新生代主要存放刚创建的对象，这些对象的生命周期较短，垃圾回收频率高、回收速度快；老年代主要存放从新生代存活下来的对象，这些对象的生命周期较长，垃圾回收频率低。
垃圾回收算法
根据不同的内存区域和对象特点，JVM 采用了不同的垃圾回收算法。
标记 - 清除算法 ：该算法分为标记和清除两个阶段。第一阶段是标记出所有需要回收的对象；第二阶段是将这些标记的对象进行清除。这种算法的优势是实现简单，适合老年代（对象存活率高，回收次数少）。但它的缺点是会产生大量的空间碎片，导致后续为大对象分配内存时无法找到足够的连续内存，从而不得不提前触发另一次垃圾回收。
标记 - 复制算法 ：该算法将内存分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这一块内存用完时，将还存活的对象复制到另一块内存上，然后把已使用过的内存块整体清除。这种算法的优势是不会产生空间碎片，适合新生代（对象存活率低，复制成本低）。但它的缺点是只有一半的内存空间是有效的，内存利用率较低，而且在对象存活率高的情况下，复制操作的成本会很高。
标记 - 整理算法：该算法分为标记和整理两个阶段。第一阶段和标记 - 清除算法一样，标记出所有需要回收的对象；第二阶段是将所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。这种算法的好处是不会产生空间碎片，适合老年代。但缺点是需要移动对象，这会增加回收的成本。