JVM篇(一):初识JVM

JVM概述

JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）是一个虚拟化的计算环境，负责执行Java字节码并提供运行Java程序所需的系统资源，它是Java平台的一部分，能够使Java程序具有跨平台的特性，实现“一次编写，到处运行”。

JVM工作流程

编译阶段: 从源代码到字节码

• 首先是我们熟悉的 .java 格式的文件(即 Java 源代码)，通过 javac 编译器编译成 .class 文件(即 Java 字节码)
• Java 字节码是 JVM 能识别的 “通用指令集”

类加载阶段: 将字节码载入JVM

Class Loader(类加载器)

负责将 .class 文件加载到 JVM 中，完成”加载、链接、初始化”三个步骤，最终把类的信息存到 JVM 的内存区域

JVM运行时数据区(核心区域)

信息

运行时数据区为 JVM 在运行时使用的内存结构，该区域为 JVM 的核心区域，通常 JVM 的内存模型主要就是指的该区域。主要包含以下5个组件:

• Heap: 堆
• Method Area: 方法区
• Program Counter Register: 程序计数器
• Java Stack: Java虚拟机栈
• Native Methd Stack: 本地方法栈

• 堆
• 方法区
• 程序计数器
• Java 虚拟机栈
• 本地方法栈

Heap(堆)

存储对象实例(比如 new Object() 创建的对象实例就存在堆中)，堆在运行时数据区中是一片线程共享的内存

Method Area(方法区)

方法区中存储的内容为已加载的类信息(比如构造方法、接口定义等)、常量、静态变量等。方法区在运行时数据区中和堆一样，也是线程共享的内存区域

Program Counter Register(程序计数器)

程序计数器为线程私有的，每个线程都拥有独立的计数器，其作用为记录当前线程执行的字节码指令地址

Java Stack(Java 虚拟机栈)

Java 虚拟机栈为线程私有，每个线程都会创建一个Java虚拟机栈。Java虚拟机栈主要存储方法的局部变量、操作数栈等，每个方法对应一个栈帧

Native Method Stack(本地方法栈)

类似 Java 虚拟机栈，同样为线程私用，但用于执行”本地方法”

执行与本地方法调用

Execution Engine(执行引擎)

负责执行.class 里的字节码，可以是“解释执行”或“即使编译(JIT)”执行过程中会和运行时数据区交互。

• 解释器（Interpreter）： 将字节码解释称机器码逐条执行，但效率较低。
• 即时编译器（JIT Compiler）： 将热点代码编译成机器码，提高执行效率。

Native Interface(本地接口)

如果需要调用 Native Method(本地方法，比如C/C++写的方法) ，会通过本地接口作为桥梁，让 JVM 具备调用非 Java 实现的源码。

Java栈、本地方法栈、程序计数器不会有垃圾回收，否则程序会死掉。百分之99的JVM调优都是在方法区和堆（99%是堆）中调优，Java栈、本地方法栈、程序计数器不会有垃圾的存在。