Java内存区域
程序计数器：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。在虚拟机的概念模型里，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。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完成。
Java虚拟机栈：与程序计数器一样，java虚拟机栈 也是线程私有的，他的生命周期与线程相同。
虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：1、如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的栈深度，将抛出StackOverflowError异常；2、如果虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。
本地方法栈：与虚拟机栈发挥的作用是非常相似的，他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行java方法，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。与虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryErrorUC错误。
Java堆：对于大多数应用来说Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。
方法区：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信息、常量、静态变量、即使编译器编译后的代码等数据。
运行池常量：是方法区的一部分，用于存放Class文件在编译期生成的各种字面量和符号引用，因为Class文件除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table）。这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。同时运行时常量池具备动态性，并非预置入Class文件中常量池的内存才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，例如String类的inter()方法。既然运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区内存限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
垃圾收集器
程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊的执行者入栈和出栈操作，
对象已经死了吗？
1、 引用计数法：给对象添加一个引用计数器，每当一个地方引用它时，计数器的值就+1；当引用失效时，计数器的值就-1,。任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。
实现简单，判定效率也高
缺点：很难解决对象之间互相循环引用的问题
2、 可达性分析算法：
从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。不可达对象。
在Java语言中，GCRoots包括：
虚拟机栈中引用的对象。
方法区中类静态属性实体引用的对象。
方法区中常量引用的对象。
本地方法栈中JNI引用的对象。
垃圾收集算法：
1、标记-清除算法：算法，如它的名字一样，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。之所以说它是最基础的收集算法，是因为后续的收集算法都是基于这种思路并对其缺点进行改进而得到的。
它的主要缺点有两个：
一个是效率问题，标记和清除过程的效率都不高；
一个是空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致，当程序在以后的运行过程中需要分配较大对象时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。
2、复制算法：“复制”（Copying）的收集算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
这样使得每次都是对其中的一块进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半，持续复制长生存期的对象则导致效率降低。
3、标记-整理算法：复制收集算法在对象存活率较高时就要执行较多的复制操作，效率将会变低。更关键的是，如果不想浪费50%的空间，就需要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况，所以在老年代一般不能直接选用这种算法。
根据老年代的特点，有人提出了另外一种“标记-整理”（Mark-Compact）算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存
3、 分代收集算法：“分代收集”（GenerationalCollection）算法，把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来进行回收。
垃圾收集器：
并发垃圾收集和并行垃圾收集的区别
（A）、并行（Parallel）
指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态；
如ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old；
（B）、并发（Concurrent）
指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行）；
用户程序在继续运行，而垃圾收集程序线程运行于另一个CPU上；
如CMS、G1（也有并行）；
Serial收集器：这个收集器是一个单线程的收集器，但它的“单线程”的意义并不仅仅说明它只会使用一个CPU或一条收集线程去完成垃圾收集工作，更重要的是它在进行垃圾收集事一，必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束。“stop the world”
它依然是虚拟机运行在Client模式下的默认新生代收集器。
优点：简单而高效。对于单个CPU的环境来说，Serial收集器由于没有线程交互的开销，专心做垃圾收集自然可以获得最高的线程收集效率。
特点：针对新生代，采用复制算法，单线程收集
ParNew收集器：其实就是Serial收集器的多线程版本。
应用场景
在Server模式下，ParNew收集器是一个非常重要的收集器，因为除Serial外，目前只有它能与CMS收集器配合工作；
但在单个CPU环境中，不会比Serail收集器有更好的效果，因为存在线程交互开销。
ParallelScavenge收集器：是一个新生代收集器，使用复制算法的收集器。并行的多线程收集器。
Parallel Scavenge收集器的目标是达到一个可控制的吞吐量。
吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)
应用场景：
高吞吐量为目标，即减少垃圾收集时间，让用户代码获得更长的运行时间；
当应用程序运行在具有多个CPU上，对暂停时间没有特别高的要求时，即程序主要在后台进行计算，而不需要与用户进行太多交互；
例如，那些执行批量处理、订单处理、工资支付、科学计算的应用程序；
自适应调节策略也是Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别。
SerialOld收集器：是Serial收集器的老年代版本，它同样是单线程收集器。使用“标记-整理”算法。这个收集器的主要意义也是在于给Client模式下的虚拟机使用。
ParallelOld收集器：Parallel Old是ParallelScavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-整理”算法。
CMS收集器：收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。目前很大一部分的Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上，这类应用尤其重视服务的响应速度，希望系统停顿时间最短，以给用户带来较好的体验，CMS收集器就很符合这类要求。
特点
针对老年代；
基于"标记-清除"算法(不进行压缩操作，产生内存碎片)；
以获取最短回收停顿时间为目标；
并发收集、低停顿；
需要更多的内存；
整个过程分四个步骤：
初始标记、并发标记、重新标记、并发清除
初始标记和重新标记仍然需要stop the world 初始标记仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快，
并发标记阶段就是进行GC Roots Tracing的过程
重新标记阶段则是为了修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录。
由于整个过程耗时最长的并发标记和并发清除过程收集器线程都可以与用户线程一起工作，所以总体来说，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。
缺点：
1、 CMS收集器对CPU资源非常敏感
2、 CMS收集器无法处理浮动垃圾。由于CMS并发清理阶段yoghurt线程还在运行着，伴随程序运行自然就会有新的垃圾产生，这一部分垃圾出现在标记过程之后，CMS无法在当次收集中处理掉他们，只好留待下一次GC时再清理掉，这一部分垃圾就成为“浮动垃圾”。
3、 CMS是一款基于“标记-清除”算法实现的收集器，产生大量的空间碎片，空间碎片过多会给大对象分配带来麻烦
G1收集器：是一款面向服务端的垃圾收集器：
特点：
1、并发与并行：G1充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU来缩短stop the world 停顿时间，部分其他收集器原本需要停顿Java线程执行的GC操作，G1收集器仍然可以通过并发的方式让Java程序继续执行。
2、分代收集：
3、空间整合：G1运作期间不会产生内存空间碎片，收集后能提供规整的可用内存。
4、可预测的停顿：G1可以建立可预测的停顿时间模型，是因为：
可以有计划地避免在Java堆的进行全区域的垃圾收集；
G1跟踪各个Region获得其收集价值大小，在后台维护一个优先列表；
每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region（名称Garbage-First的由来）；
这就保证了在有限的时间内可以获取尽可能高的收集效率；
G1收集器可以大致划分为以下几个步骤：
初始标记
并发标记
最终标记
筛选回收
创建对象：
当虚拟机遇到new语句时：·
1、 首先将检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。
2、 虚拟机将为新生对象分配内存
3、 内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值
4、 虚拟机要对对象进行必要的设置，把对象的一些信息放在对象的对象头中
5、 执行new指令之后会接着执行init方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化。
对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头(Header) 实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)