JVM 是 Java 程序运行的核心引擎，工作原理可分为 7 大核心模块：
一、类加载机制（Class Loading）
1、加载阶段：通过类加载器（ClassLoader）查找 .class 文件
- Bootstrap ClassLoader：加载 JRE 核心库， tr.jar
- Extension ClassLoader：加载扩展库（jre/lib/ext）
- Application ClassLoader: 加载用户类路径（-classpath）
2、验证阶段：校验字节码安全性
- 文件格式验证
- 元数据验证
- 字节码验证
3、准备阶段：为静态变量分配内存（默认初始值）
4、解析阶段：符号引用转直接引用
5、初始化阶段：执行静态代码块
二、运行时数据区（Runtime Data Areas）
public class MemoryModel {
static int classVar; // 方法区
int instanceVar; // 堆
void execute() {
int localVar = 0; // 栈帧-局部变量表
Object obj = new Object(); // 堆
}
}
1、方法区（Method Areas）
- 存储类结构（字段/方法数据）
2、堆（Heap）
- 所有对象实例存储区（GC主战场）
- 分代结构
- 新生代
- 老年代
- 永久代
3、虚拟机栈（JVM Stack）
- 线程私有，存储栈帧（Frame）
- 栈帧结构
| 局部变量表 | 操作数栈 | 动态链接 | 返回地址 |
4、程序计数器（PC Register）
- 当前线程执行的字节码行号指示器
- 唯一不会 OOM 的区域
5、本地方法栈（Native Method Stack）
- 服务于 Native 方法
三、执行引擎（Execution Engine）
1、解释器：逐行解释字节码（启动快，执行慢）
2、即时编译器（JIT Compiler）
- 热点代码编译为本地机器码
- C1编译器（Client模式）：快速编译
- C2编译器（Server模式）：深度优化
3、分层编译策略（Tiered Compilation）
第0层：解释执行
第1层：C1简单编译
第2层：C1带方法计数器的编译
第3层：C1带完整性能监控的编译
第4层：C2深度优化编译
四、垃圾回收（Garbage Collection）
1、回收算法
- 标记-清除（Market-Sweep）：产生内存碎片
- 复制（Coping）：适合新生代（Eden -> Survivor）
- 标记整理（Mark-Compact）：适合老年代
2、GC类型
- Serial GC：单线程STW（Stop-The-World）
- Parallel GC：多线程并行
- CMS：并发标记清除（JDK9废弃）
- G1：分区域收集（JDK9+默认）
- ZGC：亚毫秒级暂停（JDK15+）
五、内存模型（JMM）
1、主内存与工作内存
- 线程操作变量需从主内存拷贝到工作内存
- 修改后刷新回主内存（Volatile强制立即刷新）
2、原子性/可见性/有序性
- synchronized：保证三者（锁机制）
- volatile：保证可见性和有序性
- final：构造函数内可见性
3、Happens-Before 原则：
- 程序顺序规则
- 锁规则（解锁优先于加锁）
- volatile规则（写先于读）
六、性能监控工具
七、JVM 调优实战
1、参数配置
# 堆内存设置
-Xms4g -Xmx4g
# 新生代比例
-XX:NewRatio=2
# G1配置
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200
2、常见问题处理
- OOM 分析：
- 堆溢出：
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space - 方法区溢出：
java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace - CPU 飚高排查：
top -Hp <pid> # 找高CPU线程 printf "%x" <tid> # 转16进制 jstack <pid> | grep <nid> # 定位线程栈 - 堆溢出：
自己的总结
JVM 是 Java 虚拟机，使用软件模拟出来的机器，运行在操作系统之上，负责把 Java 文件编译成的字节码文件翻译成指令集，告诉操作系统我需要做什么呢操作。 JVM 随 Java 程序的开始儿开始运行，随 Java 程序的结束而结束。
JVM 的工作机制是，首先调用类加载器加载字节码文件，进行一些初始化的操作，然后在运行时内存分为 5 个区域：
- 方法区：存储类型、常亮、静态变量
- 堆：存储 new 出来的对象或者数组
- 虚拟机栈：保存基础数据类型 byte short int long float double boolean char 1 2 4 8 4 8 1 2 字节
- 本地方法栈：执行 native 方法，保存的是本地局部变量表
- 程序计数器：用来指示程序运行到哪里，多线程运行的时候实际上就是通过获取CPU时间片执行各自的任务，各个线程维护一个程序计数器来保证下一次继续执行任务的正确性
方法区 和 堆 内存是垃圾回收机制 GC 的主战场。
一般采用 root 搜索方法 (可达性检测)，即 不在引用链上的对象，其内存就是空闲的，需要被回收
引用计数法由于会出现类似死锁的循环引用，导致计数不为0，实际上方法调用已经结束，需要回收的情况，所以一般使用 root 搜索法，gc root 一般报错内存泄漏的时候会有相应的提示信息
GC 的方法：
- 标记-清除法：就是标记一下哪些可用对象是存活的，将其他的回收掉，缺点是会造成内存碎片化
- 标记-整理法：对 标记-清除法 的改进，进行垃圾回收之后，对当前正在使用的内存区域进行复制整理，使得有连续的空闲存储空间得以使用，成本高，但是有效果
- 标记-复制法：将存储的空间复制到另一块连续的空间上，将原来空间的内存全部回收
eden - survivor1 - survivior2 - 老年代
内存占比：8 - 1 - 1 - 20
年轻代的对象用完就回收，不会长期存活，利用 两个 survivor 区进行标记复制垃圾回收。如果在这个过程有对象存活时间超过15次，就把他放到老年代，因为老年代的区域不是经常进行垃圾回收。
浙公网安备 33010602011771号