Java Basic： Java源码的编译机制、JVM堆与其他运行时数据区、垃圾回收机制

简单总结JVM的编译与运行过程。

1. Java的编译

第一步：前端编译

从.java文件将Java源代码翻译为.class的字节码，由javac完成，主要过程和一般编译器的前端很相似，输出的字节码是可以按行解释的中间结果代码。

具体步骤（与一般编译器前端类似）：词法分析器 => 语法分析器（输出AST）=> 符号表，语义分析器（输出AST with attributes）=> 字节码（“中间结果/IR”）。

第二步：后端编译/翻译执行

从字节码到机器码有两个方法，主要由JIT完成：

1） 翻译器按行翻译，优点是剩下了单次编译的时间，缺点是很多instruction需要重复翻译（例如loop中的代码）；

2） 编译器一次性翻译成machine code；

两种方法有的时候可以共同使用（Java混合模式）。

总的来说，Java一般的执行模式有三：（1）0：直接通过解释器进行执行；（2）1：C1，即client mode，通过一般编译执行machine code；（3）2：C2，server mode，编译过程进行大幅度（甚至激进）的优化。

在分层编译（即混合模式）中一种可能的策略是：先通过解释器开始执行，当一些hotspot code/function的被调用数量超过一些阈值则使用编译器编译，将结果代码放入cache。

两步并一步：src直接到machine code

AOT编译器，直接编译，但是由于Java的动态属性（例如动态类加载），使得AOT编译结果的效率一般差于JIT编译，但好在对内存消耗更少，并且效率至少比解释器更高。

小总结

javac，JIT，AOT都是JVM中的编译器，以及JVM的解释器，各有优劣和分工。

2. JVM的运行时

JVM运行数据区结构

堆：存放所有Object（除且仅除基本数据类型外），可以划分成三个大区：新生代（Eden区，两个存活区S0和S1），老年代和永久代【JDK8中移除】；

线程栈：每个线程一个栈，线程们共享堆。在JVM启动时创建，空间不需要连续；

本地方法栈：调用本地其他服务（一般由其它语言编写）；

方法区：存储所有类的申明，字段，常数，方法；

以及PC寄存器。

内存回收机制

1. 内存标记算法：辨别哪些Object是不用的，可以被清除。目前Java使用的是“可达性分析算法”：从一组根节点开始建立对象的reference关系，能够被reference的就留存。根节点包括：两栈中变量，静态常量及其应用的变量；

2. 复制清除策略（Copying）：新创建Object放在Eden，数量超过阈值时将Eden和S0内仍然存活Object复制到S1（S0中是上一轮复制清除的幸存者），然后S0和S1互换角色，周而复始。大小上Eden：S0：S1为8：1：1。一般存活了15轮的Object会被放入老年区。而老年区满了之后会进行一个全面的回收操作；

更多关于收集器种类：https://segmentfault.com/a/1190000021654965。

参考

https://blog.csdn.net/baichoufei90/article/details/85238879

https://segmentfault.com/a/1190000021654965

https://zhuanlan.zhihu.com/p/102171664