java执行程序的完整生命周期

一.编写源代码

编写：开发者使用 Java 语言在集成开发环境（IDE）或文本编辑器中编写 .java 文件。

保存：源代码文件被保存为 .java 文件。

二.编译源代码：

通过Java编译器（javac），.java文件被编译成字节码文件（.class文件）。编译器检查语法错误，并将源代码转换成JVM可以理解的指令集。

编译过程：

词法分析：编译器将源代码分解成一系列的标记。
语法分析：这些标记被组织成一个抽象语法树（AST），表示程序的结构。
语义分析：编译器检查程序的语义正确性，如类型检查。
字节码生成：最后，编译器生成Java字节码，保存在.class文件中。

三.加载及验证字节码：

当运行Java程序时，JVM通过类加载器加载相应的.class文件。类加载器(ClassLoader)将字节码文件加载进内存。然后进行字节码校验，最后Java 解释器翻译成机器码。

双亲委派模型：

作用：选择类加载器

介绍：如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式，

类加载时机

创建类的实例（对象）
调用类的类方法
访问类或者接口的类变量，或者为该类变量赋值
使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象
初始化某个类的子类
直接使用java.exe命令来运行某个主类

类加载过程：

加载：

通过包名 + 类名，获取这个类，准备用流进行传输
在这个类加载到内存中
加载完毕创建一个class对象

链接：
- 验证：确保加载的类文件格式正确，并且不会危及 JVM 的安全。

（验证过程包括以下几个方面：

格式检查：确保字节码文件的基本格式正确。

语义检查：验证字节码的语义是否符合Java语言规范。

字节码验证：检查实际的字节码指令序列是否合法。

符号引用验证：确保符号引用可以被正确解析。）

准备：为类的类变量（被static修饰的变量）分配内存，并设置默认初始化值 (初始化静态变量)
解析：将类的二进制数据流中的符号引用替换为直接引用(本类中如果用到了其他类，此时就需要找到对应的类)
初始化：执行静态初始化块和静态变量的赋值语句。

四.程序执行：

经过先前的各个阶段，Java程序最终进入运行阶段。在程序运行过程中，JVM负责管理以下几个核心部分:

方法区：这个区域存储了类的元数据、常量池以及类的静态字段等信息。
堆：堆内存是所有线程共享的内存区域，用于存放对象实例和数组的内存空间。
Java虚拟机栈：每个线程都会拥有自己的虚拟机栈，它用来存储执行方法时的局部变量表、操作数栈、动态链接信息以及返回值等。
程序计数器：程序计数器是每个线程私有的，用来存储指向下一条指令的地址
本地方法栈：本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务，它用于存储 native 方法调用时的状态信息。

五.垃圾回收

java垃圾回收机制是Java虚拟机（JVM）的一个重要部分，它负责自动管理内存，回收不再使用的对象所占用的内存空间，以防止内存泄漏和优化内存使用。

垃圾回收的基本概念

垃圾定义：在Java中，如果一个对象没有任何引用指向它，则认为该对象是垃圾，可以被垃圾回收器回收。
内存管理：垃圾回收器负责管理JVM堆内存中的对象，堆内存是Java程序中对象实例的主要存储区域。

垃圾回收的必要性

自动化内存管理：垃圾回收机制自动管理内存，减少了程序员手动释放内存的复杂性和出错的可能性。
内存泄漏预防：垃圾回收器可以防止内存泄漏，即对象占用的内存未能在不再使用时被释放。

java内存泄露的几种情况：

长生命周期对象持有短生命周期对象的引用，导致短生命周期对象不能被回收。
静态集合类（如 static HashMap）如果不当使用，可能会随着时间的推移持续增长，因为静态属性在程序生命周期内一直存在。
内部类持有外部类的引用，且内部类的实例被长时间持有。
使用 ThreadLocal 时，如果没有正确清理，可能导致内存泄漏。
各种第三方库或框架可能因为设计不当导致内存泄漏。

垃圾回收算法

java垃圾回收判断是否达到回收标准和分类：引用计数法、可达性分析

Java垃圾回收器基于几种核心算法，以下是几种常见的垃圾回收算法：

引用计数算法（判断）：
- 每个对象都有一个引用计数器。
- 当对象被引用时，计数器增加；当引用失效时，计数器减少。
- 当计数器为0时，对象被视为垃圾。
- 缺点是无法处理循环引用。
可达性分析（判断）：
1. 通过GC Roots（根对象）作为起点，遍历所有从根对象可达的对象。
2. 不可达的对象被视为垃圾。
3. 这是Java垃圾回收器目前主要使用的算法。
标记-清除算法（回收）：
- 标记所有活动的对象。
- 清除所有未被标记的对象。
- 缺点是可能导致内存碎片。
复制算法（回收）：
- 将可用内存划分为两块。
- 每次垃圾回收时，将存活的对象复制到另一块内存区域。
- 减少了内存碎片，但内存利用率低。
标记-整理算法（回收）：
- 在标记阶段后，将所有存活的对象压缩到内存的一端。
- 清除边界以外的所有空间。
- 减少了内存碎片，但需要额外的移动操作。
分代收集（回收）：