安卓面试必备的JVM虚拟机制详解，看完之后简历上多一个技能掌握了本篇知识之后

文章插图
掌握了本篇知识之后，简历上就可以多加一条个人技能了：
熟悉 JVM 相关知识，包括内存区域、内存模型、GC、类加载机制、编译优化等
下面就是正文了，欢迎讨论～：
目录

内存区域
内存模型
内存分配回收策略
Java 对象的创建、内存布局和访问定位
GC1）引用计数及可达性分析2）垃圾回收算法3）G1 及 ZGC
类加载机制
双亲委派模型
编译器优化1）方法内联2）逃逸分析
虚拟机相关1）HotSpot 及 JIT2）Dalvik3）ART 及 AOT
JVM 是如何执行方法调用的？
JVM 是如何实现反射的？
JVM 是如何实现泛型的？
JVM 是如何实现异常的？
JVM 是如何实现注解的？

内存区域Java 中的运行时数据可以划分为两部分，一部分是线程私有的，包括虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器，另一部分是线程共享的，包括方法区和堆。
程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接地址、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈桢在虚拟机中入栈和出栈的过程。本地方法栈和虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，只不过本地方法栈描述的是 Native 方法执行的内存模型。
Java 堆是所有线程共享的一块数据区域，主要用来存放对象实例。它也是垃圾收集器管理的主要区域，从内存回收的角度来看，由于现代收集器基本上都采用分代回收，所以 Java 堆还可以细分为新生代和老年代。再细致一点还可以把新生代划分为 Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区。从内存分配的角度来看，线程共享的 Java 堆中可能划分为多个线程私有的分配缓冲区 TLAB 。不过不论如何划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存放的都是对象实例，进一步划分的目的是为了更好的回收内存或者更快的分配内存。方法区是用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即使编译器编译后的代码等数据。 JVM 对方法区的限制比较宽松，除了和 Java 堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾回收。相对而言，垃圾回收在这个区域是比较少出现的。运行时常量池是方法区的一部分，它用来存储编译期生成的各种字面量和符号引用。运行时常量池相比 Class 文件常量池一个重要的特点是具备动态性，也就是在运行期间也可能将新的常量放入池中，比如 String 的 intern 方法。
在 Java 6 版本中，永久代在非堆内存区；到了 Java 7 版本，永久代的静态变量和运行时常量池被合并到了堆中；而到了 Java 8 ，永久代被元空间取代了。很多开发者都习惯将方法区称为 “永久代” ，其实两者并不是等价的。 HotSpot 虚拟机只是使用永久代来实现方法区，但是在 Java 8 已经将方法区中实现的永久代去掉了，并用元空间替换，元空间的存储位置是本地内存。那么 Java 8 为什么使用元空间替换永久代呢？这样做有什么好处嘛？
官方给出的解释是：移除永久代是为了融合 HotSpot JVM 和 JRockit VM 而做出的努力，因为 JRockit 没有永久代，所以不需要配置永久代；其次，永久代内存经常不够用，易 OOM 。这是因为在 Java 7 中，指定的 PermGen 区大小为 8M ，由于 PermGen 中类的元数据信息在每次 FullGC 的时候回收率都偏低，而且为 PermGen 分配多大的空间很难确定， PermSize 的大小依赖于很多因素，比如 JVM 加载的 class 总数、常量池的大小和方法的大小等等。
内存模型JMM 内存模型是用来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让 Java 程序在各个平台下都能达到一致的内存访问效果。
Java 内存模型规定了所有的共享变量都是存储在主内存，每个线程还有自己的工作内存，线程的工作内存保存了该线程使用到的共享变量的主内存副本拷贝，线程对变量的操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量，不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的数据，线程间变量值的传递均需要主内存来完成。
那么为什么要这么做呢？
其实就要讲到一些硬件知识了，我们知道 CPU 执行的速度是远超于内存访问速度，为了中和这种速度差异，在 CPU 和内存之间会加入多个 CPU 缓存，比如 L1、L2、L3 。 CPU 在处理数据时会先把内存中的数据读到自己的 CPU 缓存中，然后在缓存中进行操作数据，最后再把数据同步到内存中。这里，就可以把 CPU 的缓存看成是线程的工作内存，而把内存看成是主内存，虽然这个说法并不严谨，但是易于理解。