JVM内存模型
JVM（Java虚拟机）的内存模型是理解Java应用程序性能和行为的关键。JVM内存模型分为几个主要部分：堆（Heap）、栈（Stack）、方法区（Method Area）、本地方法栈（Native Method Stack）和程序计数器（Program Counter Register）。堆是用于存储对象实例的区域，所有通过`new`关键字创建的对象都存储在这里。栈用于存储局部变量和方法调用的上下文信息，每个线程都有自己的栈。方法区存储类的结构信息，如运行时常量池、字段和方法数据等。本地方法栈用于执行本地方法，而程序计数器则跟踪当前线程执行的字节码指令地址。
垃圾回收机制
垃圾回收（Garbage Collection, GC）是JVM管理内存的重要机制。GC的主要任务是识别并回收不再使用的对象，以释放内存空间。JVM中的垃圾回收器通常采用分代收集策略，将堆内存分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。年轻代又分为Eden区和两个Survivor区，新创建的对象首先分配在Eden区，经过几次垃圾回收后仍然存活的对象会被移动到老年代。常见的垃圾回收算法包括标记-清除算法、复制算法和标记-整理算法等。不同的垃圾回收器如Serial、Parallel、CMS和G1等，采用不同的策略来优化GC性能。
类加载机制
类加载机制是JVM执行Java程序的关键步骤之一。当一个Java程序启动时，JVM需要将字节码文件加载到内存中并进行验证、准备和解析等操作。类加载过程包括加载、链接和初始化三个阶段。加载阶段负责从文件系统或网络中读取字节码文件并生成Class对象；链接阶段包括验证、准备和解析三个子阶段，验证确保字节码的正确性，准备为类的静态变量分配内存并设置默认值，解析将符号引用替换为直接引用；初始化阶段则执行类的静态初始化块和静态变量的赋值操作。JVM的类加载器体系结构包括启动类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器等，它们遵循双亲委派模型来确保类的唯一性和安全性。