一、类加载机制（ClassLoader）

1.类加载过程

加载 → 验证 → 准备 → 解析 → 初始化 → 使用 → 卸载

1.1 加载

• 通过类的全限定名获取。class字节码
• 转换为class对象
• 放入方法区（MetaSpace）

来源：

• 文件系统
• jar
• 网络
• 动态生成（ASM、CGLIB）

1.2 验证

保证class文件安全性

• 文件格式校验
• 元数据校验
• 字节码校验
• 符号引用校验

防止JVM被恶意字节码攻击

1.3 准备

• 为类变量（static）分配内存
• 赋默认值

static int a = 10;

准备阶段：

a = 0

1.4 解析

• 将符号引用 -> 直接引用
• 常量池中的类、方法、字段解析

1.5 初始化

• 执行方法
• static赋值 + static代码块

static {
    a = 10;
}

真正的赋值发生在初始化阶段

2.双亲委派模型

2.1 类加载器

Bootstrap ClassLoader（核心类）
   ↓
Extension ClassLoader
   ↓
Application ClassLoader
   ↓
Custom ClassLoader

2.2 工作机制

先让父加载器尝试加载，父加载不了，子加载器才加载。
双亲委派是防止核心类被篡改，保证类唯一性（java.lang.String 永远唯一）

二、JVM内存模型（运行时数据区）

1.JVM内存整体结构

线程私有：
  - 程序计数器
  - 虚拟机栈
  - 本地方法栈

线程共享：
 - 堆
 - 方法区（MetaSpace）

2.各区域深度剖析

2.1 程序计数器

• 当前线程执行字节码行号
• 唯一不会OOM的区域

2.2 虚拟机栈

（1）栈帧结构：

• 局部变量表
• 操作数栈
• 动态链接
• 返回地址

（2）异常：

• StackOverflowError（栈溢出错误）
• OutOfMemoryError（内存溢出错误）

2.3 堆

新生代：
  Eden
  S0
  S1

老年代

2.4 方法区（MetaSpace）

• 类元信息
• 常量池
• 静态变量
  JDK8后： 永久代 → MetaSpace（本地内存）

三、对象创建与内存分配机制

1.对象创建流程

1. 类是否加载
2. 分配内存
3. 设置对象头
4. 执行 <init>

2.对象内存结构

对象头：
  - Mark Word
  - Klass Pointer

实例数据
对齐填充

3.内存分配方式

（1）指针碰撞

• 堆内存连续
• Serial / ParNew

（2）空闲列表

• CMS

（3）TLAB

• 每个线程私有分配区
• 避免加锁
  高并发对象创建必须靠TLAB

4.对象何时进入老年代

• 大对象（-XX:PretenureSizeThreshold）
• 长期存活（年龄阈值）
• Survivor空间不足
• 动态年龄判定

四、ParNew & CMS + 三色标记算法

1.三色标记算法

颜色	含义
白	未访问（垃圾候选）
灰	已访问，子对象未扫描
白	已访问，子对象扫描完成

（1）并发问题
并发标记期间：黑对象 -> 新引用 -> 白对象（对象消失）
（2）解决方案：写屏障、增量更新 / satb

2.CMS收集器（老年代）

特点：

• 并发
• 低停顿
• 标记清除

流程：

初始标记(STW)
并发标记
重新标记(STW)
并发清除

缺点：

• 内存碎片
• 浮动垃圾
• CPU占用高
• Concurrent Mode Failure

五、G1&ZGC（现代JVM）

1.G1（JDK9默认）

（1）核心思想

• 堆划分为Region
• 不分新老代概率
• 按收益回收

（2）优势

• 可预测停顿
• 整理内存
• 大堆友好

（3）核心机制

• Remembered Set
• SATB
• Mixed GC

2.ZGC（JDK 11+）

（1）目标：停顿 < 10ms，堆TB级
（2）技术点：

• 染色指针（Colored Pointer）
• Load Barrier
• 并发压缩

（3）特点

• 停顿 -> 极低
• 吞吐 -> 一般
• 堆大小 -> 超大
• JDK -> 11+