一、JVM的内存区
JVM的内存区分为虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、堆、方法区。
其中，虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是每个线程独占区，堆、方法区是所有线程共享的内存区域。
虚拟机栈：每个线程在运行时都会创建一个虚拟机栈。栈中存储的是栈帧（Stack Frame），每个方法调用都会创建一个栈帧，并将其压入栈中。
特点：
- 每个线程都有自己独立的虚拟机栈。
- 栈帧包含局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
- 生命周期与线程相同。
本地方法栈：为执行本地native方法（如C/C++代码）提供支持。
特点：
- 类似于虚拟机栈，但专门用于本地方法调用。
- 每个线程有自己的本地方法栈。
程序计数器:记录当前线程所执行的字节码指令地址。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Native方法，这个计数器值为空（Undefined）。
特点：
- 每个线程都有自己的程序计数器。
- 保证线程切换后能恢复到正确的执行位置
堆：所有对象实例以及数组都要在堆上分配
特点：
- 垃圾回收的主要区域。
- 可细分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。
方法区：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
特点：
- 在HotSpot虚拟机中，方法区的实现称为“永久代”（PermGen，在JDK 8之前）或“元空间”（Metaspace，在JDK 8及之后）。
运⾏时常量池：运行时常量池是方法区的一部分。JDK 8之前位于永久代（堆内存）中，在JDK 8及之后位于元空间（本地内存）中。
二、垃圾回收算法
1、垃圾回收的基本概念
（1）对象可达性分析：JVM通过一系列称为“根节点（Roots）”的对象开始，遍历所有引用链，找到所有可达的对象。所有不可达的对象被认为是垃圾，可以被回收。
（2）根节点（Roots）：
- 虚拟机栈中引⽤的对象（本地变量表）
- 本地方法栈中引⽤的对象
- 方法区中静态属性引⽤的对象
- 方法区中常量引⽤的对象
2、主要的垃圾回收算法
（1）标记-清除算法：
- 标记阶段：从根节点开始遍历所有对象，并标记所有不可达的对象。
- 清除阶段：扫描整个堆，回收被标记的对象（即垃圾对象）。
缺点：
- 容易产生内存碎片，导致后续分配大对象时可能失败。
- 标记和清除过程需要遍历整个堆，效率较低。
（2）标记-整理算法
类似于标记-清除，但在清除阶段，会将存活的对象移动到堆的一端，然后清理剩余部分。
缺点：
- 移动对象的过程较为复杂，耗时较长。
（3）复制算法
将堆分成两个区域，每次只使用一个区域，当一个区域满了，将存活的对象复制到另一个区域，并清理当前区域。
缺点：
- 需要额外的空间来存储对象的副本。
- 适用于年轻代（Young Generation），因为大多数对象生命周期较短。
（4）分代回收算法
基于大多数对象生命周期较短的观察，JVM将内存划分为新生代和老年代。分配的依据是对象的经历的GC次数。对象创建时，一般在新生代的Eden Space申请内存，当经历一次GC之后对象还存活，那么对象的年龄+1，当对象年龄超过一定值（默认值为 15），对象就会进入老年代，当然有足够大的对象，即使年龄未达到阈值，这些对象也可能被直接晋升到老年代，因为复制一个大对象耗时。
三、新生代和老年代的区别
对象特性：大多数新创建的对象会被分配到新生代，这些对象的生命周期通常较短，很多对象在创建后不久就不再使用，成为垃圾对象等待回收。而老年代存储的是经过多次垃圾回收仍然存活的对象。
垃圾回收算法的区别：新生代主要使用复制算法进行垃圾回收。新生代内存被分为一个大的Eden区和两个小的Survivor区。新对象优先分配在Eden区，当Eden区满时，触发Minor GC（新生代垃圾回收），将Eden区和一个Survivor区中存活的对象复制到另一个Survivor区，然后清空Eden区和之前使用过Survivor区。经过多次Minor GC后仍存活的对象被晋升到老年代。老年代一般采用标记-清除算法或者标记-整理算法。老年代的垃圾回收成为Major GC或Full GC。
四、主要的垃圾回收机制
Serial收集器：新生代，单线程，简单高效，适合单核处理器和小内存环境
ParNew收集器：新生代，并行执行，减少停顿时间，适合多核处理器
Parallel Scavenge收集器：新生代，高吞吐量，减少垃圾回收时间，适合后台处理
CMS收集器：老年代，并发执行，减少停顿时间，适合对响应时间要求高的应用
G1收集器：新生代+老年代，分区管理，优先回收垃圾最多的区域，适合大堆内存和低延迟需求