Java是一門可以跨平臺的語言，但是Java本身是不可以實現跨平臺的，需要JVM實現跨平臺。javac編譯好後的class檔案，在Windows、Linux、Mac等系統上，只要該系統安裝對應的Java虛擬機器，class檔案都可以執行。達到”一次編譯，到處執行”的效果。

一、JVM是什麼？

而JVM到底是什麼呢？引用百度百科對JVM的介紹：

JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機器）的縮寫，JVM是一種用於計算裝置的規範，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上模擬模擬各種計算機功能來實現的。

二、JVM架構知識

1.JVM主要包含類裝載器、執行時資料區（記憶體模型）、執行引擎。裡面記憶體模型有可以細分包括本地方法棧、堆、棧（執行緒）、方法區（元空間）、程式計數器。如圖所示：

1.類裝載器的作用就是負責載入class檔案，class檔案在檔案開頭有特定的檔案標示，將class檔案位元組碼內容載入到記憶體中，並將這些內容轉換成方法區中的執行時資料結構並且ClassLoader只負責class檔案的載入，至於它是否可以執行，則由執行引擎（Execution Engine）決定。類載入器又有四大類載入器：

• 啟動類載入器（Bootstrap ClassLoader）:負責載入JRE核心類庫，像JRE中的rt.jar等（C/C++）；

• 擴充套件類載入器（Extension ClassLoader）：負責載入JRE擴充套件目錄ext中的jar包；

• 系統類載入器（Application ClassLoader）：負責載入ClassPath路徑下的類包；

• 自定義的類載入器（User ClassLoader）：只加載指定目錄下的jar和class，想載入其它位置的類或jar時得自行定義類載入器；

2.JVM中，物件都是在堆中分配記憶體空間的，棧只用於儲存區域性變數和臨時變數，如果是物件，只儲存引用，實際記憶體還是在堆中。棧的特點是先進後出，假設一個main方法，裡面執行了一個方法，我們是後執行的那個方法即那個執行緒，但是執行完畢後，那個執行緒是先銷燬的。每個方法在執行的同時都會建立一個棧幀，用於儲存區域性變量表（存放區域性變數的）、運算元棧（存放需要運算的資料）、動態連結、方法出口（執行完方法 回到main方法的位置）等資訊，每一個方法從呼叫直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機器中入棧到出棧的過程。即一個方法對應一塊棧幀記憶體區域（存放本方法的區域性變數）。

3.方法區儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量（堆中的物件常量地址）、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等資料。

4.本地方法棧和棧的作用類似，但是它服務的物件是native方法，該方法得由c語言來實現。

5.程式計數器作用是當CPU多執行緒切換的時候，切回到當前執行緒的時候，回到程式計數器計數的位置，繼續執行。

三、堆記憶體的結構模型

新生代包括Eden加上2個survivor區，執行minor gc之後，大多數的物件會被回收，活著的進入s0，再次minor gc，活著的物件eden+s0->s1，再次minor gc，eden+s1->s0…這裡虛擬機器採取了分代收集的思想來管理記憶體，JVM給每個物件一個物件年齡計數器，分代年齡達到15後即物件被執行了15次minor gc後移入老年代。除此之外，s區裝不下的大物件也會直接進入老年代。

最後，老年代存的就是一些大物件和需要連續記憶體空間的物件（靜態變數、快取、執行緒池等），老年代滿了的話，會執行Full GC垃圾收集。官網對Full GC的解釋中介紹了個詞”Stop-The-World”，它會把所有的應用執行緒停掉，這時候系統會卡掉。JVM虛擬機器調優的目標就是減少full gc即減少STW。

四、垃圾回收機制

堆裡面存放new的物件和陣列，Java優於其他語言一個很重要的原因就是它能自動處理垃圾物件，也就是有垃圾回收機制（GC）。有了垃圾回收機制有幾點好處程式設計簡單，系統不容易出錯。

1.什麼是垃圾？

我們把沒有任何引用指向的物件或者一堆物件（迴圈引用）定義為垃圾。

2.系統如何定位垃圾

• 引用計數演算法-簡單且高效但是主流的Java虛擬機器裡並沒有選用引用計數演算法來管理記憶體，因為它不能解決迴圈引用的問題。
• 根可達分析演算法-將”GC Roots”物件作為起點，從這些節點開始向下搜尋引用的物件，找到的物件都標記為非垃圾物件，其餘未標記的物件都是垃圾物件。執行緒棧的本地變數、靜態變數、本地方法棧的變數等等都可以稱作GC Roots跟節點。如圖：

3.常見的垃圾回收演算法

• 複製演算法-沒有碎片 浪費記憶體空間（目前使用新生代使用的是複製演算法）
• 標記清除-位置不連續 產生記憶體碎片
• 標記壓縮-沒有碎片 效率偏低

複製演算法它將可用記憶體按容量分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊，當這一塊的記憶體用完了，就將還存活的物件複製到另外一塊上面，然後再把已使用過的記憶體空間一次清理掉。

五.常見垃圾回收器

新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
老年代收集器：CMS、Serial Old、Parallel Old
整堆收集器： G1

jdk1.8 預設垃圾收集器Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年