一、JDK、JRE、JVM的区别

JDK: 全称Java Development Kit，是 Java 语言的软件开发工具包，主要用于移动设备、嵌入式设备上的Java应用程序。JDK是整个Java开发的核心。
JRE: JRE，全称Java Runtime Environment，是指Java的运行环境，是可以在其上运行、测试和传输应用程序的Java平台。
JVM: JVM，全称Java Virtual Machine（Java虚拟机），是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，引入JVM后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。JVM是Java跨平台的核心。它在我们后面的内存优化，程序运行等方面都有重要的地位。

二、深入学习JVM

2.1 jvm的结构

而我们常用的区域主要有：方法区、Java栈和Java堆
1、方法区是静态分配的，编译器将变量绑定在某个存储位置上，而且这些绑定不会在运行时改变。
常数池，源代码中的命名常量、String 常量和 static 变量保存在方法区。
2、Java Stack 是一个逻辑概念，特点是后进先出。一个栈的空间可能是连续的，也可能是不连续的。
最典型的 Stack 应用是方法的调用，Java 虚拟机每调用一次方法就创建一个方法帧（frame），退出该
方法则对应的 方法帧被弹出(pop)。栈中存储的数据也是运行时确定的。
3、Java 堆分配(heap allocation)意味着以随意的顺序，在运行时进行存储空间分配和收回的内存管理模型。
堆中存储的数据常常是大小、数量和生命期在编译时无法确定的。Java 对象的内存总是在 heap 中分配。
我们每天都在写代码，每天都在使用 JVM 的内存。

2.2 Java内存分配

1、基础数据类型直接在栈空间分配;
2、方法的形式参数，直接在栈空间分配，当方法调用完成后从栈空间回收;
3、引用数据类型，需要用 new 来创建，既在栈空间分配一个地址空间，又在堆空间分配对象的类变量;
4、方法的引用参数，在栈空间分配一个地址空间，并指向堆空间的对象区，当方法调用完后从栈空间回收;
5、局部变量 new 出来时，在栈空间和堆空间中分配空间，当局部变量生命周期结束后，栈空间立刻被回收，堆
空间区域等待 GC 回收;
6、方法调用时传入的实际参数，先在栈空间分配，在方法调用完成后从栈空间释放;
7、字符串常量在 DATA 区域分配 ，this 在堆空间分配;
8、数组既在栈空间分配数组名称， 又在堆空间分配数组实际的大小！

2.3 jvm类加载过程

JVM类加载过程如下图：

JVM（Java虚拟机）在运行Java程序时，会按照一定的类加载过程加载和初始化类。类加载过程分为以下三个阶段：加载、连接和初始化。

加载（Loading）：类加载的第一个阶段是加载阶段。在加载阶段，JVM会查找并读取类的字节码，并将其加载到内存中。加载过程可分为以下步骤：

通过类的全限定名（包名 + 类名）查找字节码文件。
将字节码文件读入到JVM，并转换为内部数据表示形式。
创建一个与类相关联的 java.lang.Class 对象，用来封装类的各种元数据信息。
将该 Class 对象放入方法区（也称为元空间）。
连接（Linking）： 连接阶段是类加载的第二个阶段。
连接过程分为三个阶段：

• 验证（Verification）： 验证阶段是确保被加载的类符合JVM规范的过程。在验证阶段，JVM会对字节码进行各种校验，防止恶意代码或非法代码被加载和执行。
• 准备（Preparation）： 准备阶段是为类的静态变量（被 static 修饰的变量）分配内存并设置初始值的过程。这些变量被置为对应数据类型的默认值（0、false、null等）。
• 解析（Resolution）： 解析阶段是将类、接口、方法和字段的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用是以符号形式描述的引用，而直接引用是可以直接指向目标的内存地址。

初始化（Initialization）： 初始化阶段是类加载的最后一个阶段。在初始化阶段，JVM会对类进行初始化操作，包括执行静态变量的赋值和静态代码块的执行。初始化阶段是在实际使用/访问类、接口、字段或方法时触发的，或者通过调用 Class.forName() 方法加载类。

总结： JVM的类加载过程包括加载、连接和初始化阶段。加载阶段将字节码文件加载到内存中，连接阶段包括验证、准备和解析，而初始化阶段执行类的初始化操作。这个过程保证了类加载时的安全和正确性，并在合适的时机初始化类，使得Java程序能够正常运行。

三、垃圾回收机制和常见算法

3.1 GC算法

根搜索算法是通过一些“GC Roots”对象作为起点，从这些节点开始往下搜索，搜索通过的路径成为引用链
（Reference Chain），当一个对象没有被 GC Roots 的引用链连接的时候，说明这个对象是不可用的。

GC Roots 对象包括：
a) 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用的对象。
b) 方法区域中的类静态属性引用的对象。
c) 方法区域中常量引用的对象。
d) 本地方法栈中 JNI（Native 方法）的引用的对象。

通过上面的算法搜索到无用对象之后，就是回收过程，回收算法如下：

3.2 标记—清除算法（Mark-Sweep）（DVM 使用的算法）

标记—清除算法包括两个阶段：“标记”和“清除”。在标记阶段，确定所有要回收的对象，并做标记。清除阶段
紧随标记阶段，将标记阶段确定不可用的对象清除。标记—清除算法是基础的收集算法，标记和清除阶段的效率不高，而且清除后回产生大量的不连续空间，这样当程序需要分配大内存对象时，可能无法找到足够的连续空间。

3.3 复制算法（Copying）

复制算法是把内存分成大小相等的两块，每次使用其中一块，当垃圾回收的时候，把存活的对象复制到另一块上，
然后把这块内存整个清理掉。复制算法实现简单，运行效率高，但是由于每次只能使用其中的一半，造成内存的利用率不高。现在的 JVM 用复制方法收集新生代，由于新生代中大部分对象（98%）都是朝生夕死的，所以两块内存的比例不是 1:1(大概是 8:1)。

3.4 标记—整理算法（Mark-Compact）

标记—整理算法和标记—清除算法一样，但是标记—整理算法不是把存活对象复制到另一块内存，而是把存活对
象往内存的一端移动，然后直接回收边界以外的内存。标记—整理算法提高了内存的利用率，并且它适合在收集对象存活时间较长的老年代。

3.5 分代收集（Generational Collection）

分代收集是根据对象的存活时间把内存分为新生代和老年代，根据各个代对象的存活特点，每个代采用不同的垃圾回收算法。新生代采用复制算法，老年代采用标记—整理算法。垃圾算法的实现涉及大量的程序细节，而且不同的虚拟机平台实现的方法也各不相同。

四、Java 中引用类型都有哪些？（重要）

Java 中对象的引用分为四种级别，这四种级别由高到低依次为：强引用、软引用、弱引用和虚引用。

4.1 强引用（StrongReference）

这个就不多说，我们写代码天天在用的就是强引用。如果一个对象被被人拥有强引用，那么垃圾回收器绝不

会回收它。当内存空间不足，Java 虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误，使程序异常终止，也不会靠随意
回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

Java 的对象是位于 heap 中的，heap 中对象有强可及对象、软可及对象、弱可及对象、虚可及对象和不可到
达对象。应用的强弱顺序是强、软、弱、和虚。对于对象是属于哪种可及的对象，由他的最强的引用决定。

1. String abc=new String("abc"); //1 
2. SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(abc); //2 
3. WeakReference<String> weakRef = new WeakReference<String>(abc); //3 
4. abc=null; //4 
5. softRef.clear();//5

第一行在 heap 堆中创建内容为“abc”的对象，并建立 abc 到该对象的强引用，该对象是强可及的。
第二行和第三行分别建立对 heap 中对象的软引用和弱引用，此时 heap 中的 abc 对象已经有 3 个引用，显然此
时 abc 对象仍是强可及的。
第四行之后 heap 中对象不再是强可及的，变成软可及的。
第五行执行之后变成弱可及的。

4.2 软引用（SoftReference）

如果一个对象只具有软引用，那么如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，Java 虚
拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

软引用是主要用于内存敏感的高速缓存。在 jvm 报告内存不足之前会清除所有的软引用，这样以来 gc 就有可能收集软可及的对象，可能解决内存吃紧问题，避免内存溢出。什么时候会被收集取决于 gc 的算法和 gc 运行时可用内存的大小。当 gc 决定要收集软引用时执行以下过程,以上面的 softRef 为例：

1. 首先将 softRef 的 referent（abc）设置为 null，不再引用 heap 中的 new
   String(“abc”)对象。
2. 将 heap 中的 new
   String(“abc”)对象设置为可结束的(finalizable)。
3. 当 heap 中的 new
   String(“abc”)对象的 finalize()方法被运行而且该对象占用的内存被释放， softRef被添加到它的
   ReferenceQueue(如果有的话)中。

注意: 对 ReferenceQueue 软引用和弱引用可以有可无，但是虚引用必须有。
被 Soft Reference 指到的对象，即使没有任何 Direct Reference，也不会被清除。一直要到 JVM 内存
不足且没有 Direct Reference 时才会清除，SoftReference 是用来设计 object-cache 之用的。如此一来
SoftReference 不但可以把对象 cache 起来，也不会造成内存不足的错误 （OutOfMemoryError）。

4.3 弱引用（WeakReference）

如果一个对象只具有弱引用，那该类就是可有可无的对象，因为只要该对象被 gc 扫描到了随时都会把它干
掉。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖
的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，
由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程， 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java 虚
拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

4.4 虚引用（PhantomReference）

"虚引用"顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对
象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃
圾回收的活动。

虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回
收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联
的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。
程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

建立虚引用之后通过 get 方法返回结果始终为 null,通过源代码你会发现,虚引用通向会把引用的对象写进
referent,只是 get 方法返回结果为 null。先看一下和 gc 交互的过程再说一下他的作用。

1. 不把 referent 设置为 null, 直接把 heap 中的 new String(“abc”)对象设置为可结束的(finalizable)。
2. 与软引用和弱引用不同, 先把PhantomRefrence 对象添加到它的 ReferenceQueue 中.然后在释放虚可及的对象。

注意 Java中的引用类型通常会和GC算法一起使用，决定了对象是否会被回收！！！！！！