史上最全 JVM 大全详解、java 程序员细节到极致的一次，魔鬼
前言
作为 Java 的从业者，在找工作的时候，一定会被问及关于 JVM 相关的知识。 JVM 知识的掌握程度，在很多面试官眼里是候选人技术深度的一个重要评判标准。而大多数人可能没有对 JVM 的实际开发和使用经验，接下来这一系列文章将带你深入了解 JVM 需要掌握的各个知识点。这也将帮助你完成从初级程序员到高级程序员的转变。
由于文章篇幅原因，文末有答案和解析
目录
线程（详解）
JVM 内存区域（详解）
JVM 运行时内存
垃圾回收与算法
JAVA 四种引用类型
GC 分代收集算法 VS 分区收集算法
GC 垃圾收集器
JAVA IO/NIO
JVM 类加载机制
正文
一、线程(详解)
这里所说的线程指程序执行过程中的一个线程实体。JVM 允许一个应用并发执行多个线程。Hotspot JVM 中的 Java 线程与原生操作系统线程有直接的映射关系。当线程本地存储、缓冲区分配、同步对象、栈、程序计数器等准备好以后，就会创建一个操作系统原生线程。Java 线程结束，原生线程随之被回收。操作系统负责调度所有线程，并把它们分配到任何可用的 CPU 上。当原生线程初始化完毕，就会调用 Java 线程的 run() 方法。当线程结束时，会释放原生线程和 Java 线程的所有资源。
Hotspot JVM 后台运行的系统线程主要有下面几个：
二、JVM 内存区域（详解）
JVM 内存区域主要分为线程私有区域【程序计数器、虚拟机栈、本地方法区】、线程共享区域【JAVA 堆、方法区】、直接内存。
线程私有数据区域生命周期与线程相同, 依赖用户线程的启动/结束 而 创建/销毁(在 HotspotVM 内, 每个线程都与操作系统的本地线程直接映射, 因此这部分内存区域的存/否跟随本地线程的生/死对应)。
线程共享区域随虚拟机的启动/关闭而创建/销毁。
直接内存并不是 JVM 运行时数据区的一部分, 但也会被频繁的使用: 在 JDK 1.4 引入的 NIO 提供了基于 Channel 与 Buffer 的 IO 方式, 它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存, 然后使用 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作(详见: Java I/O 扩展), 这样就避免了在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据, 因此在一些场景中可以显著提高性能。
1、程序计数器( 线程私有)
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一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的程序计数器，这类内存也称为“线程私有”的内存。
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正在执行 java 方法的话，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址（当前指令的地址）。如果还是 Native 方法，则为空。
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这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。
2、虚拟机栈( 线程私有)
是描述 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（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
栈帧（ Frame）是用来存储数据和部分过程结果的数据结构，同时也被用来处理动态链接(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派（ Dispatch Exception）。栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成（抛出了在方法内未被捕获的异常）都算作方法结束。
3、本地方法区(线程私有）
本地方法区和 Java Stack 作用类似, 区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为 Native 方法服务, 如果一个 VM 实现使用 C-linkage 模型来支持 Native 调用, 那么该栈将会是一个 C 栈，但 HotSpot VM 直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
4、堆（Heap- 线程共享）-运行时数据区
是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代 VM 采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代( Eden 区 、 From Survivor 区 和 To Survivor 区 )和老年代。
5、方法区/ 永久代（线程共享）
即我们常说的永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 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. HotSpot VM 把 GC 分代收集扩展至方法区, 即使用 Java 堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存,而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载, 因此收益一般很小)。
运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池 Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。 Java 虚拟机对 Class 文件的每一部分（自然也包括常量池）的格式都有严格的规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求，这样才会被虚拟机认可、装载和执行。
更多解析：
三、JVM 运行时内存
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新生代
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老年代
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永久代
四、垃圾回收与算法
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如何确定垃圾
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标记清除算法（ Mark-Sweep ）
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复制算法（copying）
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标记整理算法(Mark-Compact)
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分代收集算法
五、JAVA 四中引用类型
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强引用
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软引用
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弱应用
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虚引用
六、GC 分代收集算法 VS 分区收集算法
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分代收集算法
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分区收集算法
七、GC 垃圾收集器
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Serial 垃圾收集器 （单线程、 复制算法）
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ParNew 垃圾收集器 （Serial+ 多线程）
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Parallel Scavenge 收集器（多线程复制算法、高效）
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Serial Old 收集器 （单线程标记整理算法 ）
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Parallel Old 收集器（多线程标记整理算法）
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CMS 收集器（多线程标记清除算法）
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G1 收集器（解析）
G1 收集器（解析）
Garbage first 垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的最前沿成果，相比与 CMS 收集器，G1 收集器两个最突出的改进是：
1. 基于标记-整理算法，不产生内存碎片。
2. 可以非常精确控制停顿时间，在不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收。
G1 收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保 G1 收集器可以在有限时间获得最高的垃圾收集效率。
八、JAVA IO/NIO
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阻塞 IO 模型
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非阻塞 IO 模型
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多路复用 IO 模型
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信号驱动 IO 模型
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异步 IO 模型
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JAVA IO 包
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JAVA NIO
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Channel
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Buffer
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Selector
九、JVM 类加载机制
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加载、验证、准备、解析
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符号引用、直接引用
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初始化
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类构造器
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类加载器
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双亲委派
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OSGI（动态模型系统）
最后
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