1、專業術語描述
首先我們要了解一下Java的內存管理
程序計數器
程序計數器是一塊內存較小的內存空間，它的作用可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。在虛擬機的概念模型裏，字節碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。在多線程的環境中，線程的執行通過輪流切換並分配處理器執行的時間方式來實現，線程切換過程中要保存指令的位置，每個線程都需要有個單獨的程序計數器，各線程之間互不影響，我們稱這類區域是線程私有的內存。該內存區域是唯一一個在Java虛擬機規範中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。
Java虛擬機棧
與程序計數器一樣，Java虛擬機棧也是線程私有的，生命週期和線程想相同。虛擬機描述的是Java方法執行的內存模型：每個方法執行都會創建一個棧幀用於存儲局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口等信息。每個方法被調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。
Java堆
對於大多數應用來說，java堆是Java虛擬機所管理的內存最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時創建。此區域唯一的目的就是存放對象實例。幾乎所有的對象實例都是在這裏分配內存。所有的對象實例以及數組都要在堆上分配，但是隨着JIT編譯器的發展與逃逸分析技術的逐漸成熟，棧上分配、標量替換優化技術將導致一些微妙的變化，所有對象都在堆上分配內存變得不是那麼“絕對”了。
方法區
方法區和堆一樣，是各個線程共享的內存區域，它用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。雖然Java虛擬機規範把方法區描述爲堆的一個邏輯部分，但是他卻有個別名非堆，目的應該是與Java堆區分開。
運行時常量池
運行時常量池是方法的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外還有一項信息是常量池，用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類加載後存放到方法區額運行時常量池中。
本地方法棧
本地方法棧與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機棧爲虛擬機執行Java方法服務。而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的Ntaive方法服務。虛擬機規範中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與數據結構並沒有強制規定，因此具體的虛擬機可以自由實現它。
直接內存
直接內存並不是虛擬機運行時數據區的一部分，也不是Java虛擬機規範中定義的內存區域，但是這部分內存也被頻繁地使用，而且也可能導致OutOfNMemoryErrot異常出現，所以我們放到一起講解。
Java1.4新加入NIO（NEW Input/Output）類引入一種基於通道與緩存區的I/O方式，它可以使用Native函數庫直接分配堆外的內存，然後通過一個存儲在Java堆裏面的DirectByteBufferd對象作爲這塊內存的引用進行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因爲避免了在Java堆和Native堆中來回複製數據。也會出現OutOfNMemoryErrot異常。
2、類加載過程
類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數據讀入到內存中，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在堆區創建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區內的數據結構。類的加載的最終產品是位於堆區中的Class對象，Class對象封裝了類在方法區內的數據結構，並且向Java程序員提供了訪問方法區內的數據結構的接口。
類加載器並不需要等到某個類被“首次主動使用”時再加載它，JVM規範允許類加載器在預料某個類將要被使用時就預先加載它，如果在預先加載的過程中遇到了.class文件缺失或存在錯誤，類加載器必須在程序首次主動使用該類時才報告錯誤（LinkageError錯誤）如果這個類一直沒有被程序主動使用，那麼類加載器就不會報告錯誤
其中類加載的過程包括了加載、驗證、準備、解析、初始化五個階段。在這五個階段中，加載、驗證、準備和初始化這四個階段發生的順序是確定的，而解析階段則不一定，它在某些情況下可以在初始化階段之後開始，這是爲了支持Java語言的運行時綁定（也成爲動態綁定或晚期綁定）。另外注意這裏的幾個階段是按順序開始，而不是按順序進行或完成，因爲這些階段通常都是互相交叉地混合進行的，通常在一個階段執行的過程中調用或激活另一個階段
加載：查找並加載類的二進制數據
加載時類加載過程的第一個階段，在加載階段，虛擬機需要完成以下三件事情：
1、通過一個類的全限定名來獲取其定義的二進制字節流。
2、將這個字節流所代表的靜態存儲結構轉化爲方法區的運行時數據結構。
3、在Java堆中生成一個代表這個類的java.lang.Class對象，作爲對方法區中這些數據的訪問入口。
相對於類加載的其他階段而言，加載階段（準確地說，是加載階段獲取類的二進制字節流的動作）是可控性最強的階段，因爲開發人員既可以使用系統提供的類加載器來完成加載，也可以自定義自己的類加載器來完成加載。
加載階段完成後，虛擬機外部的 二進制字節流就按照虛擬機所需的格式存儲在方法區之中，而且在Java堆中也創建一個java.lang.Class類的對象，這樣便可以通過該對象訪問方法區中的這些數據。
連接
驗證：確保被加載的類的正確性
驗證是連接階段的第一步，這一階段的目的是爲了確保Class文件的字節流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，並且不會危害虛擬機自身的安全。驗證階段大致會完成4個階段的檢驗動作：
文件格式驗證：驗證字節流是否符合Class文件格式的規範；例如：是否以0xCAFEBABE開頭、主次版本號是否在當前虛擬機的處理範圍之內、常量池中的常量是否有不被支持的類型。
元數據驗證：對字節碼描述的信息進行語義分析（注意：對比javac編譯階段的語義分析），以保證其描述的信息符合Java語言規範的要求；例如：這個類是否有父類，除了java.lang.Object之外。
字節碼驗證：通過數據流和控制流分析，確定程序語義是合法的、符合邏輯的。
符號引用驗證：確保解析動作能正確執行。
驗證階段是非常重要的，但不是必須的，它對程序運行期沒有影響，如果所引用的類經過反覆驗證，那麼可以考慮採用-Xverifynone參數來關閉大部分的類驗證措施，以縮短虛擬機類加載的時間。
準備：爲類的靜態變量分配內存，並將其初始化爲默認值
準備階段是正式爲類變量分配內存並設置類變量初始值的階段，這些內存都將在方法區中分配。對於該階段有以下幾點需要注意：
1、這時候進行內存分配的僅包括類變量（static），而不包括實例變量，實例變量會在對象實例化時隨着對象一塊分配在Java堆中。
2、這裏所設置的初始值通常情況下是數據類型默認的零值（如0、0L、null、false等），而不是被在Java代碼中被顯式地賦予的值。
假設一個類變量的定義爲：public static int value = 3；
那麼變量value在準備階段過後的初始值爲0，而不是3，因爲這時候尚未開始執行任何Java方法，而把value賦值爲3的putstatic指令是在程序編譯後，存放於類構造器<clinit>（）方法之中的，所以把value賦值爲3的動作將在初始化階段纔會執行。3、如果類字段的字段屬性表中存在ConstantValue屬性，即同時被final和static修飾，那麼在準備階段變量value就會被初始化爲ConstValue屬性所指定的值。
假設上面的類變量value被定義爲： public static final int value = 3；
編譯時Javac將會爲value生成ConstantValue屬性，在準備階段虛擬機就會根據ConstantValue的設置將value賦值爲3。回憶上一篇博文中對象被動引用的第2個例子，便是這種情況。我們可以理解爲static final常量在編譯期就將其結果放入了調用它的類的常量池中
解析：把類中的符號引用轉換爲直接引用
解析階段是虛擬機將常量池內的符號引用替換爲直接引用的過程，解析動作主要針對類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型、方法句柄和調用點限定符7類符號引用進行。符號引用就是一組符號來描述目標，可以是任何字面量。
直接引用就是直接指向目標的指針、相對偏移量或一個間接定位到目標的句柄。
初始化
初始化，爲類的靜態變量賦予正確的初始值，JVM負責對類進行初始化，主要對類變量進行初始化。在Java中對類變量進行初始值設定有兩種方式：
②使用靜態代碼塊爲類變量指定初始值
JVM初始化步驟
1、假如這個類還沒有被加載和連接，則程序先加載並連接該類
2、假如該類的直接父類還沒有被初始化，則先初始化其直接父類
3、假如類中有初始化語句，則系統依次執行這些初始化語句
類初始化時機：只有當對類的主動使用的時候纔會導致類的初始化，類的主動使用包括以下六種：
– 創建類的實例，也就是new的方式
– 訪問某個類或接口的靜態變量，或者對該靜態變量賦值
– 調用類的靜態方法
– 反射（如Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)）
– 初始化某個類的子類，則其父類也會被初始化
– Java虛擬機啓動時被標明爲啓動類的類（Java Test），直接使用java.exe命令來運行某個主類
