我们可以把Java程序设计语言、Java虚拟机、Java类库这三部分统称为JDK（Java Development Kit），JDK是用于支持Java程序开发的最小环境。
JVM 是 JDK 的一部分，《Java 虚拟机规范》(The Java Virtual Machine Specification) 是平行于《Java 语言规范》(The Java Language Specification)的一套独立的规范，不同的公司对其有不同的实现 (类似于一个接口被不同的类实现)。
虚拟机始祖：Sun Classic/Exact VM- 世界上第一款商用Java虚拟机
- 在JDK 1.2之前是JDK中唯一的虚拟机
- JDK 1.4的时候，Classic VM才完全退出商用虚拟机的历史舞台被HotSpot取代
- 是Sun/OracleJDK和OpenJDK中的默认Java虚拟机，也是目前使用范围最广的Java虚拟机
- 如它名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术
- 为全世界使用最广泛的Java虚拟机
- 面对移动和嵌入式市场，Java ME中的Java虚拟机
- JRockit虚拟机曾经号称是“世界上速度最快的Java虚拟机”,是一款一款专门为服务器硬件和服务端应用场景高度优化的虚拟机。JRockit随着BEA被Oracle收购，现已不再继续发展
- IBM J9虚拟机的市场定位与HotSpot比较接近，它是一款在设计上全面考虑服务端、桌面应用，再到嵌入式的多用途虚拟机
- 与特定硬件平台绑定、软硬件配合工作的专有虚拟机
- Apache Harmony是一个Apache软件基金会旗下以Apache License协议开源的实际兼容于JDK 5和JDK 6的Java程序运行平台，它含有自己的虚拟机和Java类库API，用户可以在上面运行Eclipse、Tomcat、Maven等常用的Java程序。
- Dalvik虚拟机并不是一个Java虚拟机，它没有遵循《Java虚拟机规范》，不能直接执行Java的Class文件，使用寄存器架构而不是Java虚拟机中常见的栈架构。但是它与Java却又有着千丝万缕的联系，它执行的DEX（Dalvik Executable）文件可以通过Class文件转化而来，使用Java语法编写应用程序，可以直接使用绝大部分的Java API等。
根据《Java虚拟机规范》的规定，Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域：
程序计数器- 是当前线程所执行的字节码的行号指示器
- 线程私有： 每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储
- 如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是本地（Native）方法，这个计数器值则应为空（Undefined）
- 没有OutOfMemory
- 线程私有
- 虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程
- 局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int
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、float、long、double）、对象引用（reference类型，它并不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）
- 在《Java虚拟机规范》中，对这个内存区域规定了两类异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常
- 与虚拟机栈所发挥的作用相似，为虚拟机使用到的本地方法服务
- 是虚拟机所管理的内存中最大的一块
- 所有的对象实例以及数组都应当在堆上分配
- Java堆是被所有线程共享的一块内存区域
- 所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）Java堆内存是线程共享的！面试官：你确定吗？
- Java堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的Java虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过参数-Xmx和-Xms设定）。如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。
- 与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域
- 它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据
- 在JDK 8完全废弃了永久代的概念，改用元空间来代替。
- 运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中
- 运行期间也可以将新的常量放入池：比如String类的intern()方法
- 如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
- 并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域
- 在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。
- 会受到本机总内存（包括物理内存、SWAP分区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制，而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常
- 当Java虚拟机遇到一条字节码new指令时，检查是否类已加载、解析、初始化，如果没有，则进行类加载
- 在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。
- 线程安全解决方案：1、CAS+失败重试保证更新操作的原子性 2、TLAB把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间进行
- 内存分配完成之后，虚拟机必须将分配到的内存空间（但不包括对象头）都初始化为零值
- 接下来，Java虚拟机还要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码（实际上对象的哈希码会延后到真正调用Object::hashCode()方法时才计算）、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头（Object Header）之中。根据虚拟机当前运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。
- new指令之后会接着执行()方法，按照程序员的意愿对对象进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全被构造出来
- 在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）
- 对象头包括：对象自身的运行时数据（Mark Word），所属类类指针，数组长度（如果是数组对象）
- Java程序会通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。
- 对象访问方式也是由虚拟机实现而定的，主流的访问方式主要有使用句柄和直接指针两种
- 在对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加一；当引用失效时，计数器值就减一；任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用的。
- 互相循环引用的对象无法被回收
- 通过一系列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集，从这些节点开始，根据引用关系向下搜索，搜索过程所走过的路径称为“引用链”（Reference Chain），如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连，或者用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达时，则证明此对象是不可能再被使用的
- 可作为GC Roots的对象：
- 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
- 在方法区中类静态属性引用的对象
- 方法区中常量引用的对象
- 在本地方法栈中JNI（即通常所说的Native方法）引用的对象
- Java虚拟机内部的引用，如基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（比如NullPointExcepiton、OutOfMemoryError）等，还有系统类加载器
- 所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象
- 反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等
- 强引用（Strongly Re-ference）：无论任何情况下，只要强引用关系还存在，垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象
- 软引用（Soft Reference）：只被软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常前，会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收，如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常
- 弱引用（Weak Reference）：当垃圾收集器开始工作，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象
Reference）：只被软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常前，会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收，如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常 - 弱引用（Weak Reference）：当垃圾收集器开始工作，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象
