引言

Java开发人员在面试中基本都会被问到关于JVM的问题。想要成为高级的开发人员，了解和学习Java运行的原理和JVM是必不可少的，在解决疑难杂症上会很有帮助。本文会介绍在面试和实际工作中需要了解的主要的知识点。

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JVM是什么？

JVM（Java虚拟机）。JVM的主要作用是在各种硬件平台上解释并执行Java字节码（.class文件），从而使得Java程序能够在不同的操作系统和架构上无需重新编译即可运行。这是Java“一次编写，到处运行”的核心所在。

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1. JVM内存划分

JVM主要被划分成​ 堆、方法区（元空间）、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器五个部分，主要功能如下：

Heap(堆)：
​ 堆用于分配对象的实例以及数组的内存，线程共享，用来存放对象实例，也是垃圾回收（GC）的主要区域。
一般来说堆内又分为新生代和老年代，新生代又分为：Eden区和Surviver1和Surviver2区；

方法区：
​ 方法区也可以称之为永久区，它主要储存的是已经被java虚拟机加载的类信息、常量、静态变量；Jdk1.8以后取消了方法区这个概念，称之为元空间（MetaSpace）；

虚拟机栈：
​ 虚拟机栈主要用于存储栈帧 ，线程私有，每一个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，栈帧中用来存放（局部变量表、操作数栈 、动态链接 、返回地址）

本地方法栈：
​ 本地方法栈和虚拟机栈类似，不同的是虚拟机栈服务的是Java方法，而本地方法栈服务的是Native方法。

PC程序计数器：
​ PC，指的是存放下一条指令的位置的一个指针。它是一块较小的内存空间，且是线程私有的。由于线程的切换，CPU在执行的过程中，需要记住原线程的下一条指令的位置，所以每一个线程都需要有自己的PC。

2. 对象如何在JVM中创建

2.1 内存分配

• 对象优先分配在Eden区，如果Eden区没有足够的空间进行分配时，虚拟机执行一次MinorGC。而那些无需回收的存活对象，将会进到Survivor 的 From 区（From 区内存不足时，直接进入 Old 区）。
• 大对象直接进入老年代（需要大量连续内存空间的对象）。这样做的目的是避免在Eden区和两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝（新生代采用复制算法收集内存）。
• 长期存活的对象进入老年代。虚拟机为每个对象定义了一个年龄（Age Count）计数器，如果对象经过了1次Minor
  GC那么对象会进入Survivor区，之后每经过一次Minor GC那么对象的年龄加1，直到达到阀值（默认15次），对象进入老年区。

2.2 创建对象步骤

创建对象主要分为5个步骤类加载检查、分配内存、初始化零值、设置对象头、执行init方法

①类加载检查：
​ 虚拟机遇到 new 指令时，⾸先去检查是否能在常量池中定位到这个类的符号引⽤，并且检查这个符号引⽤代表的类是否已被加载过、解析和初始化过。如果没有，那必须先执⾏相应的类加载过程。

②分配内存：
​ 在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新⽣对象分配内存。

③初始化零值：
​ 内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值，这⼀步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使⽤，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

④设置对象头：
​ 初始化零值完成之后，虚拟机要对对象进⾏必要的设置，例如这个对象是那个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希吗、对象的 GC 分代年龄等信息。 这些信息存放在对象头中。 另外，根据虚拟机当前运⾏状态的不同，如是否启⽤偏向锁等，对象头会有不同的设置⽅式。

⑤执⾏ init ⽅法：
​ 从虚拟机的视⻆来看，⼀个新的对象已经产⽣了，但从Java 程序的视⻆来看， ⽅法还没有执⾏，所有的字段都还为零。所以⼀般来说（除循环依赖），执⾏ new 指令之后会接着执⾏⽅法，这样⼀个真正可⽤的对象才算产⽣出来。

3. JVM类加载流程

过程：加载、验证、准备、解析、初始化

加载（Loading）：
加载是指读取类的.class文件，将其转化为二进制数据流，再将这些数据转化成方法区中的运行时数据结构。

验证（Verification）：
验证阶段确保字节码文件符合JVM规范，防止加载含有错误的类，保障类的正确性和安全性。

准备（Preparation）：
准备阶段为类的静态变量分配内存并在方法区中设置默认初始值，但并不执行任何初始化代码。

解析（Resolution）：
解析阶段将常量池中的符号引用转换为直接引用，即将类、字段、方法等符号引用解析为具体内存地址。

初始化（Initialization）：
初始化是最具活力的一个阶段，它负责执行类构造器 () 方法，用于初始化类变量和其他静态成员，此时类才真正具备对外提供服务的能力。

3.1 双亲委派

JVM的双亲委派模型是指每当一个类加载器需要加载类的时候，它会先委托它的父加载器去尝试加载这个类，只有在父加载器无法加载这个类的情况下，才会由原始的类加载器尝试去加载。这个模型的主要目的是为了保证类的独立性和防止类的重复加载。这里的双亲不能以父母来理解，而是以自下而上的委托父类加载器来理解。

破坏双亲委派机制：
可以⾃⼰定义⼀个类加载器，重写loadClass方法；loadClass方法主要进行类加载的方法，默认的双亲委派机制就实现在这个方法中。

总结

JVM内存划分及各区域的作用都需要了解，类加载和双亲委派面试常客，也建议学习加了解，学习里面的设计思想。后续会介绍JVM垃圾回收相关的知识。