JVM

• 程序计数器：PC, Program Counter
• JRE：包括 Java 虚拟机（JVM）、Java 核心类库以及其他的支持文件和组件

Java 虚拟机的架构包括三个主要部分：

• 类加载器（Class Loader）、执行引擎（Execution Engine）、运行时数据区（Runtime Data Areas）。
• 类加载器（Class Loader）: 类加载器负责将编译后的Java类文件加载到JVM中，并将其转换为运行时的数据结构，即Class对象。类加载过程包括加载（Loading）、连接（Linking：验证、准备、解析），和初始化（Initialization）三个阶段。
  类加载器的种类： JVM中有三种内建的类加载器，分别是启动类加载器（Bootstrap Class Loader）、扩展类加载器（Extension Class Loader）、应用程序类加载器（Application Class Loader）。开发者也可以通过继承ClassLoader类来创建自定义的类加载器。
• 执行引擎（Execution Engine）:
  执行引擎负责执行加载到内存中的字节码。它有两个主要组件：解释器和即时编译器。解释器通过逐行解释字节码执行程序，而即时编译器在运行时将整个方法编译成本地机器代码，以提高执行效率。
  热点代码检测： JVM还具有一个热点代码检测器，用于识别频繁执行的代码块，并将其标记为“热点”，然后交给即时编译器优化。
• 运行时数据区（Runtime Data Areas）:
  1、方法区： 用于存储类的结构信息，如类的字段、方法信息，常量池等。方法区是线程共享的内存区域。
  2、堆（Heap）： 用于存储对象实例，是Java程序运行时动态分配内存的地方。堆也是线程共享的。
  3、栈（Stack）： 每个线程都有一个私有的栈，用于存储方法调用、局部变量等。栈是线程私有的，每个方法在执行时都会创建一个栈帧，栈帧用于存储局部变量表、操作数栈等。
  4、本地方法栈（Native Method Stack）： 与栈类似，但用于执行本地方法，即用其他语言（如C）编写的方法。
  5、程序计数器（Program Counter Register）： 每个线程都有一个程序计数器，用于指示当前线程执行的字节码行号。
• 这些部分共同组成了JVM的架构，提供了一个独立于硬件和操作系统的虚拟执行环境，使得Java程序能够实现“一次编写，到处运行”的特性。

jvm结构简图 jvm结构简图
类加载器
链接阶段 初始化阶段 image.png 双亲委派机制 双亲委派机制2

类加载器的分类：

image.png image.png

• 系统的核心类库都是使用引导类加载器加载的（用c语言编写，其他的加载器用java实现）
• 对于用户自定义类来说:默认使用系统类加载器进行加载

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• 运行时数据区的堆和方法区是一个进程内的线程共用的（当有多个线程想创建同一个对象时，只用创建一个就行了，各个线程共用一个对象），但是每个线程的程序计数器、本地方法栈和虚拟机栈是每个线程独有的
• 方法区存放类的信息
• 垃圾回收一般针对的是堆区
• 线程可以分为守护线程和普通线程

程序计数器：

• 程序计数器作用：PC寄存器用来存储指向下一条指令的地址,也即将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令。如果是在执行native方法，则是未指定值（undefned) 。 （它的生命周期与该线程相同）

虚拟机栈：

• 一个线程对应一个java虚拟机栈，它的生命周期与该线程相同
• 栈中的每一个栈帧对应一个方法
• 作用：主管Java程序的运行，它保存方法的局部变量（基本数据类型、引用对象类型）、部分结果，并参与方法的调用和返回。

栈 栈常见异常 栈帧

• 方法的结束方式有两种：
  一、正常结束，以return为代表；
  二、异常结束，方法执行过程中遇到异常，且未对该异常进行处理：在程序执行遇到异常时，当没有处理时（try..catch..），程序会在异常处直接退出，下面的代码不会执行

  
  try catch原理

栈桢内部结构 栈桢内部结构2 局部变量 局部变量表 操作数栈
操作数栈2
操作数栈3 动态链接 动态链接2 动态链接3 动态链接4

本地变量、实例变量以及类变量之间的区别？

• 成员变量可以分为两种类型：类变量（静态变量）和实例变量（非静态变量）

• 本地变量就是局部变量，其内存中的位置是栈里，它在方法或者代码块里被声明并使用，没有默认初始化值，生命周期很短。

• 实例变量是没有被static修饰的成员变量，其位置在堆区中，它属于一个类的一个实例。每次new一个实例，这样的变量也同时new一遍，有默认初始化的值，生命周期和它所在的实例一样长。

• 类变量，又称静态变量，其内存位置在方法区内，它是被static修饰的成员变量，它属于一个类，被所有实例共享。每次new一个实例，这样的变量并不会被new一遍。可以通过类名直接访问。有默认的初始化值，生命周期很长。
  静态变量被本类以及本类的所有实例所共用。在编译后所分配的内存会一直存在，直到程序退出内存才会释放这个空间。
  如果一个被所有实例共用的方法被申明为static，可以节省空间，不用每个实例初始化的时候都被分配到内存。每一个静态代码块只会被执行一次。

• 静态变量和静态常量：静态常量使用final修饰，其值无法修改

• 常量池：常量池指的是在编译期被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。除了包含代码中所定义的各种基本类型（如int、long等等）和对象型（如String及数组）的常量值(final)还包含一些以文本形式出现的符号引用。常量池在方法区中。

13、栈与线程的关系：

• 进程线程及堆栈关系的总结_echoisland的专栏-CSDN博客
• 堆：是线程共享的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是记得用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。所有的对象的实例和数组都存放在堆中，任何线程都可以访问。Java的垃圾自动回收机制就是运用这个区域的。
• 栈： 保存其运行状态和局部变量。栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立，因此，栈是　 thread safe 的。每个函数都有自己的栈，栈被用来在函数之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是切换　ＳＳ／ＥＳＰ寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。
  每个线程都是自己的栈，每个线程中的每个方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址等信息。每一个方法从调用到执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。其中局部变量表，存放基本类型（boolean、byte、char、short、int、float）、对象的引用等等，对象的引用不是对象实例本身，而是指向对象实例的一个指针。
• 方法区也是线程共享的，用于存放类信息（包括类的名称、方法信息、字段信息）、常量、静态变量以及即时编译器编译后的代码等等。

12、说一下栈溢出，说一下什么情况下会遇到这样的错误，为什么会遇到这样的错误：

1、堆栈尺寸设置过小：确保系统的栈空间大小和线程数等配置足够满足程序的需求。
2、递归调用层级过深： 当程序中存在递归调用，并且递归调用的次数过多时，每次递归调用都会在栈中压入一个新的方法调用帧，如果递归调用层级过深，超过了栈的容量，就会导致栈溢出。
3、方法调用层级过深： 即使没有显式的递归调用，但是如果程序中存在大量的方法调用，并且方法调用的层级过深，也可能导致栈溢出。
4、局部变量过多： 在方法调用过程中，每个方法调用都会在栈帧中分配一定的空间来存储方法的局部变量和临时数据。如果方法中声明了过多的局部变量，会增加每个方法调用所需的栈空间，从而可能导致栈溢出。
5、线程过多： 每个线程都有自己的栈空间，如果程序中创建了大量的线程，而每个线程的栈空间又较大，就可能耗尽系统的栈空间，导致栈溢出。

• 参考文章：
  1、Java虚拟机 - 博客园

6、垃圾回收：

• java GC

• 在 Android Runtime (ART) 中，默认使用了分代垃圾回收算法（Generational Garbage Collection）。这意味着堆内存被分为几个不同的代，通常是新生代和老年代。新生代采用复制算法（Copying），而老年代则采用标记-整理算法（Mark-Sweep-Compact）或类似的算法。
  新生代的对象通常具有较短的生命周期，因此使用复制算法可以更有效地管理它们的内存分配和回收。而老年代的对象则可能存在更长的生命周期，因此采用标记-整理算法来处理内存回收，以减少内存碎片和维持内存的连续性。
  需要注意的是，随着 Android 平台的发展和版本更新，ART 可能会对垃圾回收算法进行调整和改进，以提高性能和资源利用率。因此，具体的实现可能会有所变化。

• 不管是栈或是队列还是其他数据结构，其底层都是用数组或是链表加以约束实现的

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/25713880