十年架构师详解JVM运行原理
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做Java开发的几乎都知JVM这个名词，但是由于JVM对实际的简单开发的来说关联的还是不多，一般工作个一两年(当然不包括爱学习的及专门做性能优化的什么的)，很少有人能很好的去学习及理解什么是JVM，以及弄清楚JVM的工作原理，个人认为这块还是非常有必要去认真了解及学习的，特别是刚入门或入门不久的java开发来说，JVM是Java的基石!
1.JVM简析 作为一名Java使用者，掌握JVM的体系结构也是很有必要的。 说起Java，我们首先想到的是Java编程语言，然而事实上，Java是一种技术，它由四方面组成：Java编程语言、Java类文件格式、Java虚拟机和Java应用程序接口(Java API)。它们的关系如下图所示：
Java平台由Java虚拟机和Java应用程序接口搭建，Java语言则是进入这个平台的通道，用Java语言编写并编译的程序可以运行在这个平台上。这个平台的结构如下图所示： 运行期环境代表着Java平台，开发人员编写Java代码(.java文件)，然后将之编译成字节码(.class文件)，再然后字节码被装入内存，一旦字节码进入虚拟机，它就会被解释器解释执行，或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。
JVM在它的生存周期中有一个明确的任务，那就是运行Java程序，因此当Java程序启动的时候，就产生JVM的一个实例;当程序运行结束的时候，该实例也跟着消失了。 在Java平台的结构中, 可以看出，Java虚拟机(JVM) 处在核心的位置，是程序与底层操作系统和硬件无关的关键。它的下方是移植接口，移植接口由两部分组成：适配器和Java操作系统, 其中依赖于平台的部分称为适配器;JVM 通过移植接口在具体的平台和操作系统上实现;在JVM 的上方是Java的基本类库和扩展类库以及它们的API， 利用Java API编写的应用程序(application) 和小程序(Java applet) 可以在任何Java平台上运行而无需考虑底层平台, 就是因为有Java虚拟机(JVM)实现了程序与操作系统的分离，从而实现了Java 的平台无关性。 下面我们从JVM的基本概念和运过程程这两个方面入手来对它进行深入的研究。 2.JVM基本概念 (1) 基本概念： JVM是可运行Java代码的假想计算机 ，包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收，堆 和 一个存储方法域。JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互。 (2) 运行过程： 我们都知道Java源文件，通过编译器，能够生产相应的.Class文件，也就是字节码文件，而字节码文件又通过Java虚拟机中的解释器，编译成特定机器上的机器码 。 也就是如下： ① Java源文件—->编译器—->字节码文件 ② 字节码文件—->JVM—->机器码 每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机是相同的，这也就是Java为什么能够跨平台的原因了 ，当一个程序从开始运行，这时虚拟机就开始实例化了，多个程序启动就会存在多个虚拟机实例。程序退出或者关闭，则虚拟机实例消亡，多个虚拟机实例之间数据不能共享。 (3) 三种JVM: ① Sun公司的HotSpot; ② BEA公司的JRockit; ③ IBM公司的J9 JVM; 在JDK1.7及其以前我们所使用的都是Sun公司的HotSpot，但由于Sun公司和BEA公司都被oracle收购，jdk1.8将采用Sun公司的HotSpot和BEA公司的JRockit两个JVM中精华形成jdk1.8的JVM。 3.JVM的体系结构
(1) Class Loader类加载器 负责加载 .class文件，class文件在文件开头有特定的文件标示，并且ClassLoader负责class文件的加载等，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定。 ① 定位和导入二进制class文件 ② 验证导入类的正确性 ③ 为类分配初始化内存 ④ 帮助解析符号引用. (2) Native Interface本地接口: 本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合C/C++程序，Java诞生的时候C/C++横行的时候，要想立足，必须有调用C/C++程序，于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码，它的具体作法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载native libraies。 目前该方法使用的越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机，或者Java系统管理生产设备，在企业级应用中已经比较少见。 因为现在的异构领域间的通信很发达，比如可以使用Socket通信，也可以使用Web Service等。 (3) Execution Engine 执行引擎：执行包在装载类的方法中的指令，也就是方法。 (4) Runtime data area 运行数据区: 虚拟机内存或者Jvm内存，冲整个计算机内存中开辟一块内存存储Jvm需要用到的对象，变量等，运行区数据有分很多小区，分别为：方法区，虚拟机栈，本地方法栈，堆，程序计数器。 4.JVM数据运行区详解(栈管运行，堆管存储)： 说明：JVM调优主要就是优化 Heap堆 和 Method Area 方法区。
(1) Native Method Stack本地方法栈 它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载native libraies。 (2) PC Register程序计数器 每个线程都有一个程序计算器，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码(下一个将要执行的指令代码)，由执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不记。 (3) Method Area方法区 方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也在此定义。简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间。 静态变量+常量+类信息+运行时常量池存在方法区中，实例变量存在堆内存中。 (4) Stack 栈 ① 栈是什么 （编辑：晋中站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
