一、java語言

1.1 支持面向對象編程oop

強調支持，因為java同樣可以面向過程編程。

oop的三大特性是：封裝、繼承、多態。

封裝主要針對成員變量而言，oop的思想要求成員變量均為私有，不應該對外能夠訪問，一個符合oop思想的類應該只有公共方法對外能夠訪問；

繼承，主要理解繼承體系，private、protected、public在繼承中的使用場景。理解java是單繼承多實現的（與C++的區別）；

多態主要指一個類的實例是運行時決定的，而不是聲明時決定的。父類 a = new 子類();是可以的。這種作用在於可以面向抽象編程、面向接口編程，對象不必必須和聲明的類一致，只要是它的子類、孫子類等即可；

1.2 jdk版本對java語言的改進

1996年發布jdk1.0，java語言具備基礎的oop語法；

1997年發布jdk1.1，引入內部類；

2004年發布jdk1.5，引入語法糖，自動拆裝箱、泛型、動態註解、枚舉、可變長參數、遍歷循環(foreach)；

2014年發布jdk8，引入Lambda表達式；

二、jvm虛擬機(本文特指官方默認的HotSpot虛擬機)

2.1 發展

由一家小公司Longview Technologies開發出來，1997年被sun公司收購，jdk1.3之後正式成為官方默認虛擬機；

HotSpot得名來自於其熱點代碼探測技術，可以有效的把熱點代碼探測出來，並利用JIT編譯器將熱點代碼進一步優化並編譯成機器代碼，提高運行效率；

2.2 jvm虛擬機的內存區域組成

程序計數器，線程私有，指向字節碼指令；

java虛擬機棧，線程私有，主要就是描述java方法的，配合程序計數器一起一步一步往下執行方法（理解為什麽是棧）；

本地方法棧，線程私有，跟java虛擬機棧類似，區別是它用來執行非java方法；

java堆，線程共享，這是最大的一塊虛擬機內存區域，主要就是我們new的對象都會分配在這裏，這裏分為新生代（Eden、Survivor1、Survivor2）和老年代；

方法區，線程共享，在HotSpot裏叫永久代（Permanent Generation），存放加載的類信息、常量、靜態變量等，static代碼塊、static變量、static方法都會存放在這裏有一個副本。為什麽叫永久代，主要是對這部分的對象實例回收的效率不高，這部分對象實例存活率較高；

運行時常量池，是方法區的一部分；

直接內存，不是虛擬機內存的一部分，指申請虛擬機內存外的內存。

2.3 垃圾收集算法

怎麽樣判斷對象可以回收？有引用計數算法和可達性分析算法。引用計數算法很簡單，給每個對象一個引用計數器，每當有一個地方引用了它，那麽就給它計數器+1，當這個引用失效之後計數器-1，這樣做非常高效，但有一個缺陷是互相引用的對象，無法被回收，造成內存泄露。HotSpot使用可達性分析算法，可達性分析算法從GC Roots對象是否可達來判斷對象是否可以回收，GC Roots對象包括虛擬機棧引用的對象、方法區類靜態屬性引用的對象、方法區常量引用的對象、本地方法棧中引用的對象；

IBM研究指出98%的對象都是朝生夕死，故新生代中回收頻率要較高，每次可以回收大量內存，老年代中經過兩次以上的回收仍存活，說明回收的效率不高，回收頻率可以低一點。另外，大對象不在新生代中分配，而是直接進入老年代。

①標記-清除算法。算法的思想是首先把需要回收的對象標註出來，然後統一清除回收。實現起來很簡單，但標記和清除的效率不高，還會產生大量不連續的內存空間，影響後續為新對象分配內存，尤其是大對象。

②復制算法。針對標記-清除算法的問題，復制算法的思想是把內存區域均等的分成兩塊，比如10M的內存均等分為兩塊5M，每個時刻只能使用一塊，先從第一塊標記仍存活對象的對象，然後統一復制到第二塊內存中，並按內存空間順序排好，第一塊內存則全部回收。第二次回收時就先從第二塊開始，循環往復。這樣做效率很高，並且內存空間可以連續分配。但造成一個問題是本來10M的內存只能用一半，造成內存的浪費。

HotSpot在實際實現復制算法時，將內存空間劃分為Eden和兩個Survivor，且默認Eden和Survivor的比例是8:1:1，新對象分配在Eden中，第一次回收後存活對象被復制到Survivor 1中，Eden全部清除，第二次新對象仍分配在Eden中，第二次回收時Eden和Survivor 1中存活對象被復制到Survivor 2中，Eden和Survivor 1全部清除。

這裏有一個問題：如果存活對象超過內存的10%怎麽辦？這時候就需要從老年代中進行分配擔保（Handle Promotion）。

③標記-整理算法。和新生代不同，在老年代中GC回收的效率不會太高，使用復制算法Survivor空間很可能是不夠的，如果將Survivor調大又浪費內存空間，這時就提出了標記-整理算法應對老年代的實際情況。標記-整理算法內存回收時先將所有存活對象標記出來，但不進行清除，而是將存活對象都往內存的一端移動，那麽內存末端都是可回收的對象，當這些可回收對象被“擠出”內存邊界的時候，則被清除了。

由於HotSpot中把java堆中分為新生代、老年代，他們存活的幾率不一樣，所以按新生代和老年代采取不同的算法，這就叫分代收集算法，在新生代中采取復制算法，在老年代中使用標記-清除或標記-整理算法。

2.4 垃圾收集器

上面分析了新生代、老年代應該采取怎樣的算法，HotSpot中針對實際應用場景，實現了不同的垃圾收集器；

①Serial收集器，復制算法，單線程，Client模式下默認新生代收集器。會有Stop The World問題；

②ParNew收集器，復制算法，多線程，新生代收集器；

③Parallel Scavenge收集器，復制算法，多線程，新生代收集器，與ParNew的區別在於它針對吞吐量設計的；

④Serial Old收集器，標記-整理算法，單線程，Client模式下默認老年代收集器；

⑤CMS收集器，標記-清除算法，多線程，老年代收集器，以降低停頓時間為目標，只在初始標記、重新標記的時候需要Stop The World，采取並發標記和並發清除降低停頓時間；

⑥G1收集器，標記-整理算法+復制算法，多線程，老年代收集器；

三、編譯與運行

3.1 javac編譯器編譯

第一次編譯，將.java文件編譯成中間語言，輸出.Class文件，這期間主要完成語法分析和詞法分析（編譯原理）、註解處理、語義分析（解語法糖等）、生成字節碼Class文件；

3.2 解釋器

類加載進解釋器運行，類加載的過程有：加載、驗證、準備、解析、初始化；

3.3 JIT即時編譯器

解釋器監控熱點代碼為JIT編譯器進一步編譯提供監控數據，觸發JIT編譯器將熱點代碼編譯成機器代碼；

本人知識水平有限，文章難免有紕漏之處，請不吝糾正勘誤。

java語言與jvm虛擬機簡介