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JVM & GC · 必学内容图
一、运行时数据区 / 内存结构
JDK/JRE/JVM 关系、JVM 整体架构
程序计数器、虚拟机栈（栈帧：局部变量表/操作数栈/动态链接/返回地址）、本地方法栈
堆：新生代（Eden/S0/S1）、老年代
方法区演进：永久代 → 元空间（Metaspace），字符串常量池位置变化
直接内存（堆外内存）与 NIO、-XX:MaxDirectMemorySize
各区域 OOM / StackOverflow 对照
javap 字节码入门
二、对象创建与内存布局
对象创建五步（类检查→分配→零值→设头→init）
指针碰撞 vs 空闲列表、TLAB
逃逸分析与栈上分配/标量替换
对象内存布局：Mark Word + 类型指针 + 实例数据 + 对齐填充；JOL 查看；压缩指针
对象访问方式：句柄 vs 直接指针
大对象直接进老年代、对象晋升年龄、动态年龄判断
三、类加载机制
初始化触发时机（主动引用/被动引用）
双亲委派模型、三层类加载器、打破方式（loadClass vs findClass）
SPI 与线程上下文类加载器
Tomcat 类加载器
JDK9 模块化类加载变化
自定义类加载器实战
四、GC 判定与引用
引用计数法及缺陷（循环引用）
可达性分析、GC Roots 五类
三色标记、漏标问题、写屏障/读屏障（SATB vs 增量更新）
强/软/弱/虚四种引用、ReferenceQueue、软引用 OOM 前回收
finalize() 机制（Finalizer 队列、为什么不推荐）
五、GC 算法
标记-清除（碎片）、复制算法、标记-整理、分代收集
分代模型：Minor GC / Major GC / Full GC 区别与触发条件
新生代 GC 全流程、分配担保（Handle Promotion Failure）
跨代引用：Card Table / 记忆集
SafePoint / SafeRegion
六、垃圾收集器
Serial / Serial Old
Parallel Scavenge / Parallel Old（吞吐量优先、JDK8 默认）
CMS：四阶段、三大问题（碎片/并发失败/浮动垃圾）、退化为 Serial Old
G1：Region 设计、SATB、CSet、停顿预测模型、Mixed GC、 evacuation failure
ZGC：着色指针 + 读屏障、<1ms 停顿；分代 ZGC（JDK21 默认）
Shenandoah：Brooks 转发指针、与 ZGC 对比
收集器选型决策（堆大小 × 停顿要求）
七、GC 日志与调优
常用参数：-Xms/-Xmx、-Xmn/NewRatio、MetaspaceSize、MaxGCPauseMillis
GC 日志解读（JDK8 `-XX:+PrintGCDetails` vs JDK9+ `-Xlog:gc*`）
调优方法论：定目标→采数据→单变量→验证
容器环境（Docker/K8s）内存感知与坑
低延迟系统 GC 设计
八、故障诊断
OOM 各类型（heap/Metaspace/DirectMemory/GC overhead/unable to create native thread）
StackOverflow
CPU 100% 排查：top → 线程号十六进制 → jstack
堆外内存泄漏：NMT、-XX:NativeMemoryTracking
死锁排查（jstack）
九、JIT 编译优化
解释执行 vs 编译执行、分层编译 C1/C2
方法内联（条件、final/private）
逃逸分析三优化：锁消除、标量替换/栈上分配、消除同步
OSR 与逆优化（去优化）
JMH 基准测试方法论
十、工具
命令行：jps/jstat/jmap/jstack/jinfo/jcmd
JFR + JMC（生产低开销、事件模型）
Arthas 在线诊断
十一、新特性
GraalVM AOT / Native Image（原理、局限：反射/动态代理配置、闭世界假设）