JVM（Java Virtual Machine，Java 虚拟机）是 Java 代码运行的核心，它负责 内存管理、类加载、字节码执行、垃圾回收（GC）和 JIT 编译。理解 JVM 有助于优化 Java 应用的性能，提高调试和排错能力。
内存管理
JVM 在运行时会将内存划分成不同的区域，每个区域有不同的作用：
注：图片来自于网络
-
方法区（Metaspace）：存储类元数据（方法、字段、常量池等）。
-
堆（Heap）：存储对象实例，GC 主要管理的区域，分为 新生代（Eden、S0、S1） 和 老年代。
-
虚拟机栈（Stack）：存储方法调用的局部变量、操作数栈、方法返回地址。
-
本地方法栈（Native Stack）：用于执行 JNI（Java Native Interface）方法。
-
程序计数器（PC Register）：记录当前执行的字节码指令地址。
🌟 实战案例：栈溢出
public class StackOverflowDemo {public static void recursiveMethod() {recursiveMethod(); // 无限递归，导致栈溢出}public static void main(String[] args) {recursiveMethod();}
}运行后会抛出 **java.lang.StackOverflowError**，因为栈空间被耗尽。
类加载机制
JVM 通过 类加载器（ClassLoader） 加载 .class 文件到内存。
类加载过程
注：图片来自于网络
-
加载（Loading）：从文件或网络加载字节码。
-
验证（Verification）：检查字节码格式和安全性。
-
准备（Preparation）：为类的静态变量分配内存并初始化默认值。
-
解析（Resolution）：解析符号引用。
-
初始化（Initialization）：执行
<clinit>静态代码块。
双亲委派机制
注：图片来自于网络
-
BootstrapClassLoader（加载核心类，如
java.lang.*） -
ExtClassLoader（加载
ext目录的扩展类） -
AppClassLoader（加载 classpath 下的类）
-
自定义 ClassLoader（可以破坏双亲委派机制）
🌟 实战案例：自定义类加载器
import java.io.*;
public class MyClassLoader extends ClassLoader {@Overridepublic Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {byte[] bytes = loadClassData(name);return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);}private byte[] loadClassData(String name) {try (InputStream input = new FileInputStream(name + ".class")) {ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead;while ((bytesRead = input.read(buffer)) != -1) {output.write(buffer, 0, bytesRead);}return output.toByteArray();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}
}JVM 垃圾回收（GC）机制
JVM 通过 GC 自动管理对象的内存回收，常见 GC 方式：
-
Minor GC（年轻代回收）
-
Major GC（Full GC）（老年代回收）
垃圾回收算法
-
标记-清除（Mark-Sweep）：标记不可达对象并回收。
-
复制（Copying）：将存活对象复制到新空间，适用于新生代。
-
标记-整理（Mark-Compact）：回收对象并整理内存，适用于老年代。
常见垃圾回收器
| GC 类型 | 适用场景 | 说明 |
|---|---|---|
| Serial GC | 小型应用 | 单线程 |
| Parallel GC | 高吞吐量 | 多线程 |
| CMS GC | 低延迟应用 | 并发回收 |
| G1 GC | 大内存 | 低停顿 |
🌟 实战案例：GC 日志分析
java -XX:+PrintGCDetails -Xms100M -Xmx100M -XX:+UseG1GC MyApplication
JIT（Just-In-Time）编译优化
JVM 采用 JIT（即时编译） 优化代码执行。
-
C1 编译器：轻量级优化，适用于客户端模式。
-
C2 编译器：高性能优化，适用于服务器模式。
-
逃逸分析（Escape Analysis）
-
栈上分配（减少堆内存使用）
-
标量替换（减少对象创建）
-
JVM 调优与性能优化
JVM 监控工具
-
jps：查看 JVM 进程 -
jmap：查看内存快照 -
jstack：查看线程栈 -
VisualVM：可视化 JVM 监控工具
JVM 常用调优参数
-XX:+PrintGCDetails -Xms512m -Xmx1024m -XX:+UseG1GC
实战+总结
🌟 JVM 调优案例
java -Xms512m -Xmx1g -XX:+UseG1GC -XX:+PrintGCDetails MyApplication
观察 GC 运行情况，调整参数优化性能。
📌 总结
-
内存管理：JVM 运行时分为 堆、方法区、栈、本地方法栈、程序计数器。
-
类加载机制：包括 类加载过程和双亲委派。
-
垃圾回收（GC）：JVM 通过 GC Roots 进行 可达性分析，采用不同 GC 算法和回收器。
-
JIT 编译：即时编译优化 Java 代码，提高执行效率。
-
JVM 调优：使用
VisualVM、jstat监控，优化 GC 参数。
