前言：jvm是java的底层，是所有java框架的底层，凡事需深入现象看本质，知晓其原理才能更好的做上层开发。
一、jvm的体系结构
类装载器classloader：用来装载.class文件
执行引擎：执行字节码，或者执行本地方法
运行时数据区（这个就是本章讨论的重点）：方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器
二、运行时数据区
1、程序计数器：可以看成当前线程所执行的字节码的行号指示器（ 线程私有）
2、 java虚拟机栈：存放基本数据类型、对象引用类型（线程私有）
3、本地方法栈：存放本地（native）方法相关信息
4、方法区：存放已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、及时编译器编译后额代码缓存等数据
5、堆：对象实例及数组
三、对象的内存布局
对象在堆内存的存储布局可以分为三个部分：对象头、实例数据、填充数据（保证对象大小都是8字节的整数倍）
Hotspot虚拟机对象的对象头中包括两类信息：第一类是用于存储对象自身的运行时的数据，如hashcode、gc分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程id、偏向时间戳，这些被称为Mark Word，另一类是类型指针（通过其判断是哪个类的实例）
四、垃圾收集（GC）
显然，不能所有对象一直在内存中存在，这样不停有新对象，内存就会爆掉，所有需要进行GC，而在进行GC的时候，我们首先就需要判断哪些对象存活，哪些对象已死，下面就介绍常见的2种算法判断对象已死
1、引用计数算法（python）
在对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器就加一；当引用失效时，计数器就减一；任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用的（这个算法看似很好，实则不然，当出现对象循环引用时就很难解决）
2、可达性分析（java、c#）
通过一系列称为"GC Roots"的根对象作为起始节点，根据其引用关系向下搜索，搜索过程所走过的路径被称为“引用链”，当一个对象到GC Roots之间没有任何引用链，可判定为可回收对象，不过这个时候不会直接回收掉，需进行第一次标记，随后再通过一次筛选，筛选的条件就是此对象是否有必要执行finalize（），加入对象没有覆盖finalize（），或者已经执行过一次，这认为此对象可以被回收了。
常见的GC Roots：当前或者的线程所引用的对象、方法区的静态变量、常量
3、引用的分类
引用分为以下四类：强引用、软引用、弱引用、虚引用
其中强引用就是我们普通的new对象，只要强引用关系还存在，就不会被回收
软引用，被软引用的对象在系统进行下下次GC则回收
弱引用，被弱引用的对象在系统进行下次GC则回收
虚引用，完全无影响对象生存时间，GC时会收到系统通知，就是一个对象存活的监控
五、垃圾收集算法
1、标记-清除算法
首先标记出需要回收的对象，在标记完成后，同一回收（显然会效率低、内存碎片化）
2、标记-复制算法
将可用内存划分为等大小2块，当一块快用完了，将其或者的对象按顺序移到另一块上（显然浪费空间）
3、标记-整理算法
首先标记所有可回收对象，然后将其存活的对象都放一起，其他位置清掉
4、分代收集算法
分代是基于把堆分成以下3个部分的
新生代：一般情况下，所有新生成的对象首先放在新生代，新生代又分为Eden区域和两个Survivor(survivor0、suirvivor1)区，大部分对象在Eden区生成
老年代：存放的都是些生命周期较长的对象，在新生代中经历了多次垃圾回收仍然存活的对象就放入老年代
元空间：存放静态文件，如java类、方法
新生代采用标记复制算法，老年代采用标记整理算法
六、经典垃圾收集器
1、Serial收集器
看其名字便知道其为单线程收集器，单线程收集器比较大的一个问题就是，会Stop the world，就是停掉正常工作的所有线程。
serial收集器中，对新生代采用标记复制算法，对老年代采用标记整理算法
2、ParNew收集器
多线程Serial收集器
3、CMS收集器
分四个步骤初始标记（STW）、并发标记、重新标记、并发清除（STW）
缺点：并发处理、导致应用程序变慢 且CMS收集器是基于标记清除的，会造成内存碎片化
4、G1收集器
大致分四个步骤初始标记、并发标记、最终标记、筛选回收
除并发标记外，其他步骤均STW
筛选回收：任意选择多个Region区进行GC，将一个Region区活着的对象放入空的Region区
G1通过把堆分成多个相对独立的区域，并行的选择性回收，兼顾STW与吞吐量，基于标记-复制算法