JVM体系结构
灰色部分没有垃圾回收，垃圾回收出现在橙色部分，而且 99% 的垃圾回收都在堆当中。
灰色的部分（虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器）是线程隔离的数据区。其他部分都是线程共享的。
类加载器
负责加载 class 文件，class 文件在文件开头有特定的文件标示，并且 ClassLoader 只负责 class 文件的加载，至于它是否可以运行，则由 Execution Engine 决定。类加载器有，虚拟机自带的加载器，启动类加载器（Bootstrap）扩展类加载器（Extension），应用程序类加载器（AppClassLoader），用户自定义加载器（继承 ClassLoader 自己实现的）
程序计数器
程序计数器(Progam Counter Register)是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的
字节码的行号指示器。在 Java 虛拟机的概念模型里，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器
的值来选取下一条需要执行的字节码指令，它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处
理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
由于 Java 虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一
个确定的时刻， 一个处理器(对于多核处理器来说是一个内核)都只会执行一条线程中的指令。因
此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，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，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
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) 。此内存区域是唯
一个在《Java虚拟机规范》中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。
虚拟机栈（Java 栈）
在线程创建的时候创建，生命周期是跟随线程的生命周期的，对于栈来说不存在垃圾回收的问题。
里面主要存放8种基本类型的变量 + 对象的引用变量 + 实例方法
本地方法栈
它的具体做法是在本地方法栈中登记 native 方法，在执行引擎执行的时候加载本地方法库
方法区
方法区是所有线程共享的，所有字段和方法的字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也是定义在这里。简单来说就是所有定义的方法的信息都保存在这里。
静态变量，常量，类信息（构造函数，接口定义）运行时常量池 都存在这里，但是实例变量不在这里，实例变量在堆中。
堆
一个 JVM 实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。类载器读取了类文件后, 需要把类、方法、常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行，堆内存分为三部分，分别是 新生区， 养老区， 永久区。
新生区是类的诞生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分: 伊甸区(Eden space)和幸存者区(Survivor pace)， 所有的类都是在伊甸区被 new 出来的。幸存区有两个: 0区(Survivor 0 space)和1区(Survivor 1 space)。当伊甸园的空间用完时,程序又需要创建对象，JVM 的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(Minor GC),将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收,然后移动到1区。那如果1区也满了呢?再次垃圾回收,满足条件后再移动到养老区。若养老区也满了,那么这个时候将产生 MajorGC(FullGC)，进行养老区的内存清理。若养老区执行了 Full GC 之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生 OOM 异常 “OutOfMemoryError” 。
如果出现 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明 Java虚拟机的堆内存不够。原可能是 Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数 -Xms、-Xmx 来调整（如果默认不调整，Java 虚拟机启动占用的内存大小为机器内存的 64/1，最大可达机器内存 4/1。可以通过-Xms 来设置最小内存，-Xmx 类设置最大内存 ）。或者是代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集(存在被引用)。
永久区是一个常驻内存区域，用于存放 JDK 自身所携带的 Class, Interface 的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。如果出现 java. lang. OutOfMemoryError: PermGen space,说明是 Java 虚拟机对永久代 Perm 内存设置不够。一般出现这种情况，都是程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如:在一个 Tomcat 下部署了太多的应用。或者大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致 Perm 区被占满。在 Java 1.7 及 1.7 以前是存在 永久区 的，从 1.8 开始就没有了，取而代之的是元空间。
可以导出 JVM 的dump 文件进行分析，查看到底是哪里发生了 oom 问题。
执行引擎
负责解释命令，将命令提交给操作系统执行。
本地库接口
本地接口的作用是融合不同的编程语言为 Java 所用，它的具体做法是在本地方法栈中登记 native 方法，在执行引擎执行的时候加载本地方法库
GC
GC，又叫做分带收集算法。表现为频繁的收集新生区，较少的收集养老区，基本不动 永久区
GC 的四种算法
引用计数算法：引用计数为 0 就会被回收，但是存在循环引用的问题。
复制算法：这种算法在新生区中被使用，HotSpot JVM把年轻代（新生区）分为了三部分：1个 Eden 区和2个Survivor区（分别叫from和to）。默认比例为 8:1:1, 一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区(一些大对象特殊处理),这些对象经过第一次Minor GC 后，如果仍然存活，将会被移到 Survivor 区。对象 在Survivor区中每熬过一次 Minor GC，年龄就会增加1岁，当它的年龄增加到一定程度时，就会被移动到年老代（养老区）中。因为年轻代中的对象基本都是朝生夕死的 (90%以上)，所以在年轻代的垃圾回收算法使用的是复制算法，复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法不会产生内存碎片。在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold 来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到 “To” 区域。经过这次 GC 后，Eden 区和 From区已经被清空。这个时候，“From” 和 “To” 会交换他们的角色，也就是新的 “To” 就是上次 GC 前的 “From”，新的 “From” 就是上次GC前的 “To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。
因为Eden区对象一般存活率较低，一般的，使用两块10%的内存作为空闲和活动区间，而另外80%的内存，则是用来给新建对象分配内存的。一旦发生GC，将10%的from活动区间与另外80%中存活的eden对象转移到10%的to空闲区间，接下来，将之前90%的内存全部释放，以此类推。
复制算法它的缺点也是相当明显的。 它浪费了一半的内存，这太要命了。 如果对象的存活率很高，我们可以极端一点，假设是100%存活，那么我们需要将所有对象都复制一遍，并将所有引用地址重置一遍。复制这一工作所花费的时间，在对象存活率达到一定程度时，将会变的不可忽视。 所以从以上描述不难看出，复制算法要想使用，最起码对象的存活率要非常低才行，而且最重要的是，我们必须要克服50%内存的浪费。
标记清除：标记清除在养老区中被使用。当堆中的有效内存空间（available memory）被耗尽的时候，就会停止整个程序（也被称为stop the world），然后进行两项工作，第一项则是标记，第二项则是清除。标记：从引用根节点开始标记所有被引用的对象。标记的过程其实就是遍历所有的GC Roots，然后将所有GC Roots可达的对象 标记为存活的对象。 清除：遍历整个堆，把未标记的对象清除。
它的缺点就是效率比较低（递归与全堆对象遍历），而且在进行GC的时候，需要停止应用程序，这会导致用户体验非常差劲。其次，主要的缺点则是这种方式清理出来的空闲内存是不连续的，这点不难理解，我们的死亡对象都是随即的出现在内存的各个角落的，现在把它们清除之后，内存的布局自然会乱七八糟。而为了应付这一点，JVM就不得不维持一个内存的空闲列表，这又是一种开销。而且在分配数组对象的时候，寻找连续的内存空间会不太好找。
标记压缩：标记压缩在养老区中被使用。在整理压缩阶段，不再对标记的对像做回收，而是通过所有存活对像都向一端移动，然后直接清除边界以外的内存。可以看到，标记的存活对象将会被整理，按照内存地址依次排列，而未被标记的内存会被清理掉。如此一来，当我们需要给新对象分配内存时，JVM只需要持有一个内存的起始地址即可，这比维护一个空闲列表显然少了许多开销。 标记/整理算法不仅可以弥补标记/清除算法当中，内存区域分散的缺点，也消除了复制算法当中，内存减半的高额代价。
标记/整理算法唯一的缺点就是效率也不高，不仅要标记所有存活对象，还要整理所有存活对象的引用地址。从效率上来说，标记/整理算法要低于复制算法。
标记清除压缩：是标记清除和标记压缩的结合。
