1、關系

Java運行包括4個方面Java代碼(.java)、Java編譯文件(.class)，Java虛擬機，Java應用程序接口。Java代碼通過編譯器編譯成為類文件，然后被裝載到字節(jié)碼內存中，通過類加載放入虛擬機中，最后通過操作系統(tǒng)和適配器實現，而JVM則處于核心地位。

2、Java虛擬機

Java虛擬機是java基礎部分，Java語言具有跨平臺的特性，這也是由JVM來實現的。更準確地說，是Sun利用JVM在不同平臺上的實現幫我們把平臺相關性的問題給解決了。Java語言支持通過JNI（Java Native Interface）來實現本地方法的調用，但是需要注意到，如果你在Java程序用調用了本地方法，那么你的程序就很可能不再具有跨平臺性，即本地方法會破壞平臺無關性。JVM包括類加載子系統(tǒng)、運行數據區(qū)、執(zhí)行引擎和本地方法接口。

生命周期總結：當一個java程序啟動時，JVM就產生一個實例；程序結束，實例也就消失了。Java虛擬機通常開始與一個main方法，這個方法是public static void修飾，JVM要調用必須是public，并且不通過對象調用，所以是static，而且由于JVM已經是底層，不會有任何返回，返回類型就成了void。

2.1類加載子系統(tǒng)

負責加載編譯好的.class字節(jié)碼文件，并裝入內存，使JVM可以實例化或以其它方式使用加載后的類。JVM的類加載子系統(tǒng)支持在運行時的動態(tài)加載，動態(tài)加載的優(yōu)點有很多，例如可以節(jié)省內存空間、靈活地從網絡上加載類，動態(tài)加載的另一好處是可以通過命名空間的分隔來實現類的隔離，增強了整個系統(tǒng)的安全性。類加載可分為4類

啟動加載器

啟動加載器：BootStrap Class Loader負責加載JAVAHOME/lib下的jar包，比如rt.jar文件中所有的Java類，Java的核心類都是由該ClassLoader加載。由于引導類加載器涉及到虛擬機本地實現細節(jié)，開發(fā)者無法直接獲取到啟動類加載器的引用，所以不允許直接通過引用進行操作。

擴展類加載器

擴展類加載器：Extension Class Loader負載加載JAVA_HOME/lib/ext下的jar包，可以由開發(fā)者直接引用。

系統(tǒng)類加載器

系統(tǒng)類加載器：（System Class Loader）負載加載ClassPath下jar包及目錄，通常我們自己寫的Java類也是由該Class Loader加載。在Sun JDK中，系統(tǒng)類加載器的名字叫App Class Loader。

自定義類加載器

自定義類加載器：（User Defined Class Loader）由用戶自定義類的加載規(guī)則，可以手動控制加載過程中的步驟。

加載：尋找并導入指定類型（類和接口）的二進制信息，將過類的全限定名和ClassLoader加載類，主要是將指定的.class文件加載至JVM。
當類被加載以后，在JVM內部就以類的全限定名+Class Loader實例ID來標明類。在內存中，Class Loader實例和類的實例都位于堆中，它們的類信息都位于方法區(qū)。加載中采用的是c,需要進行類加載時，先判斷該類是不是已經進行加載，如果沒有就在父類中進行加載，如果父類都找不到，就加載BootStrap class，如果這些都沒有加載到，才加載自己的，這是Java安全性的一個保證。
加載階段和連接階段可能交叉進行，但是兩個階段建仍保持者固定的先手順序

鏈接：將二進制的類型信息合并到JVM運行狀態(tài)中。
第一步：驗證，驗證數據是否符合java類型，包括文件格式、元數據、字節(jié)碼以及符號引用驗證。
第二步：準備
第三步：解析

2.2運行時數據區(qū)

即內存空間，通常我們配置-Xms、-Xmx信息都是設置的內存，Xms表示初始內存，Xmx表示最大內存，Xmn表示設置年輕代內存等等。內存空間主要由Java堆heap、方法區(qū)method area、本地方法棧、程序計數器、Java棧組成。其中Java堆、方法取每個線程公有，而本地方法棧、程序計數器、Java棧是線程私有。

程序計數器

一塊較小的內存空間，是當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。Java虛擬機的多線程是通過線程輪流切換執(zhí)行，一個確定時刻，一個處理器確切說是一個內核，只會執(zhí)行一條線程的指令，為了線程切換能夠恢復正確位置，所以需要有一個獨立的程序計數器。

Java虛擬機棧

同樣為線程私有，就是java方法執(zhí)行的內存模型，每個方法執(zhí)行時都會同時創(chuàng)建一個棧幀，用戶存儲局部變量表、操作棧、動態(tài)鏈接、方法出口信息。每一個方法被調用直至完成過程，就是入棧到出棧的過程。

局部變量表存放了各種基本數據類型，對象引用類型（一個指向對象起始地址的引用指針，或者一個代表對象相關的位置），和returnAddress類型（指向一條字節(jié)碼指令的地址）。局部變量表所需的內存空間在編譯期間完成分配，并且空間已經固定，不會改變。

本地方法棧

本地方法棧與Java?；疽粯?，只不過Java虛擬機棧是處理java方法（字節(jié)碼）服務，而本地方法棧是為虛擬機使用Native方法服務。

后期學習：查看java字節(jié)碼，使用 javap -verbose class文件；java -verbose文件名稱 注此處沒得后綴 是查看加載了哪些jar包和文件；javac -verbose java文件 是看虛擬器加載類哪些東西

Java堆 Heap

Java堆是虛擬機內存中最大的一塊，Java對是被所有線程共享的一塊內存區(qū)，用來存放對象實例。Java堆也是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，由于現在垃圾收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java堆基本可以分為新生代、老年代和持久代，新生代再分為Eden空間、From survivor空間和To survivor空間。

新生代：用于存放新生的對象，對象在分配時首先分配到Eden區(qū)，當Eden區(qū)沒有足夠空間時，就會進行一次minor GC。通過-Xmn設置新生代大小，-XX:NewRatio=參數 設置新生代與老年代的內存空間比，-XX:SurvivorRation=參數 設置Eden區(qū)和Survivor比。

當Eden區(qū)進行minor GC后，如果對象經過一次回收并且還存活，能被Survivor去接收，就會移到Survivor（From）區(qū)，包括原From去中的對象，并將其年齡設置為1，每熬過一次minor GC年齡就會加1，當達到一定年齡后，就會晉升到老年代中。每次進行GC操作（Eden和From區(qū)），From區(qū)對象引入to區(qū)，并且和To區(qū)進行邏輯互換，保證一個Survivor區(qū)是空的，如果在放入To或者survivor區(qū)中內存不夠時，會被放入Old區(qū)。Survivor設計成為兩個區(qū)，應該回收中篩選更符合Old區(qū)條件的對象，因為Old區(qū)進行回收代價比較高

老年代：存放生命周期長的對象，或者是大對象（包括Eden區(qū)或者Survivor區(qū)無法放下的對象），當Old區(qū)被占滿時就會進行完成的垃圾回收Full GC（Major GC）包括新生代。Full GC完成后，留下來的內存就會方法Permanent區(qū)（持久代）中。

方法區(qū)

方法區(qū)和Java堆一樣，是各個線程共有的公共區(qū)域，用來存放已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。也可以被稱作“永久代”，但兩者本質上并不一樣，只是把GC分代收集擴展到方法區(qū)了，相對Java堆而言，垃圾收集行為在訪法區(qū)比較少見，主要針對常量池的回收和對類型的卸載。

運行時常量池

運行時常量池是屬于方法區(qū)的一部分，是存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，當類被加載后，這些信息就會放入到訪法區(qū)運行時常量池中。另外，運行區(qū)常量還具有動態(tài)特征，不要求常量一定要在編譯期產生，運行期間也可能將新的常量放入常量池中，如String的intern方法。

直接內存

不是JVM中一部分，是由于new I/O 可以使用native直接分配堆外內存，然后通過存儲在java堆里面的DirectByteBuffer對象作為這塊內存的引用進行操作。

2.3 對象訪問

對象訪問在java中無處不在，即使最簡單的訪問，也會涉及到Java堆、Java棧和方法區(qū)。

如：Object obj = new Object（）；Object obj 作為對象引用，會被放入到Java本地棧中，通過一個reference獲取，而引用方式有兩種.

句柄式

先通過reference找到Java堆中的對象句柄地址，這個地址包含了對象實例數據（Java堆）和類型數據（方法區(qū)）的各自具體內存地址，通過這個地址去訪問具體信息，這種方式的好處是如果reference存儲的是穩(wěn)定的句柄地址，在對象被移動時，只改變句柄中的地址指針，不用改變引用的地址。

直接式

就是reference引用時直接存儲的對象地址，具體實現時reference指針找到對象實例（Java堆），而對象實例中又存儲對象類型數據的地址，通過這個地址訪問對象類型數據（方法區(qū)）。直接式的好處是節(jié)省了一對象定位的開銷，使得訪問速度更快。這兩種具體取舍是看虛擬機如果實現的。

基本數據類型訪問

基本數據類型由于字節(jié)類型大小都是固定的，所以需要的內存大小也都是固定的?；绢愋妥笥胰肿兞繒r，基本數據類型聲明是放在堆中的；而作為局部變量或者參數變量聲明時，是存放在棧中的，方法結束后就釋放。
對于String類型，字符串常量是放入字符串常量池，所以在方法區(qū)中，但是對于通過new String（）出來的字符串，則在堆中。

3、性能優(yōu)化

多線程性能

有序性、原子性、可見性

原子性：保證內存原子性操作read、load、assign、use、store、write這六個，volatile關鍵字不具有原子性，

可見性：一個線程修改共享變量值時，另外一個線程立即知道這個修改。由于java內存模式是通過變量修改后立即同步到內存，然后變量讀取前從內存刷新變量值獲取依賴關系。