JVM工作原理

Posted 2020-10-04

JVM体系结构

 

jvm内部体系结构分三部分：类加载器  执行引擎 运行时数据区

　　类加载器  加载.class文件。

　　　　　　三个步骤：（1）装载。jvm通过ClassLoader 类名 包名将类的二进制字节码加载到jvm中完成类的加载工作。可以通过“类名＋包名＋ClassLoader实例ID”来标识一个被加载的类。

　　　　　　　　　（2）链接。加载完后，对二进制字节码格式进行验证，初始化加载类的静态变量并赋值为默认值，最后对类中方法、属性进行验证，确保其需要调用的属性、方法存在及具备相应权限(验证public private等）。

　　　　　　　　　（3）初始化。执行类中的静态初始化代码、构造器代码以及静态属性的初始化。以下四种情况初始化过程被触发：调用new 反射调用类中方法 子类调用初始化  jvm启动过程中指定的初始化类。

　　　　java对象模型成为“OOP-Klass‘‘。一个java对象包括两部分，OOP和Klass，OOP指java实例对象，Klass指java类的信息。

　　　　jvm运行加载一个Class时，会在jvm内部创建一个instanceKlass对象，存在于方法区，表示这个类的运行时元数据（即类的基本信息）。创建这个Class的java对象时，会在堆内创建一个instanceOop来表示这个java 对象，对象的引用放在jvm栈中。

　　执行引擎  执行字节码或者执行本地方法（native方法 系统底层方法）

　　　　　　JVM通过执行引擎来完成字节码的执行，JVM采用自己的一套指令系统。每个线程在创建后，都会产生一个程序计数器（pc）和栈（Stack），其中程序计数器中存放了下一条将要执行的指令，Stack中存放栈帧（Stack Frame）。JVM是基于栈来运行的，当一个线程调用一个对象的方法时，会在它的JVM栈的栈顶创建一个栈帧（Frame）的数据结构，这个数据结构是用来保存方法的局部变量，操作数栈，动态连接(java 对象的引用)和方法返回值的。通过参数传递的值和在方法中new出来的对象的引用都保持在局部变量表里面。操作数栈用于存放指令运算的中间结果，指令负责从操作数栈中弹出参与运算的操作数，指令执行完毕后再将计算结果压回到操作数栈，当方法执行完毕后则从Stack中弹出，继续其他方法的执行。

　　运行时数据区　方法区 堆 栈 PC寄存器 本地方法栈

　　　　　PC寄存器  PC寄存器是用于存储每个线程下一步将执行的JVM指令，如该方法为native的，则PC寄存器中不存储任何信息
　　　　　JVM栈  JVM栈是线程私有的，每个线程创建的同时都会创建JVM栈，JVM栈中（栈帧）存放的为当前线程中局部基本类型的变量，部分返回结果以及函数的参数值，操作数栈，非基本类型的对象的JVM栈上仅存放一个指向堆上的地址（即java 对象的引用）
     　　堆(Heap) Heap是大家最为熟悉的区域,它是JVM用来存储对象实例以及数组值的区域，可以认为java中所有通过New创建的对象的内存都在此分配，Heap中的对象的内存需要等待GC进行回收。
     　　方法区域（Method Area）（1）方法区域存放了所加载的类的信息（名称、修饰符等）、类中的静态变量、类中定义为final类型的常量、类中的Field信息、类中的方法信息，当开发人员在程序中通过Class对象中的getName、isInterface等方法来获取信息时，这些数据都来源于方法区域，可见方法区域的重要性，同样，方法区域也是全局共享的，在一定的条件下它也会被GC；当方法区域需要使用的内存超过其允许的大小时，会抛出OutOfMemory的错误信息。
                          （2）在Sun JDK中这块区域对应的为Permanet Generation，又称为持久代，默认为64M，可通过-XX:PermSize以及-XX:MaxPermSize来指定其大小
     　　运行时常量池（Runtime Constant Pool）
                        类似C中的符号表，存放的为类中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等，其空间从方法区域中分配。 
     　　本地方法堆栈（Native Method Stacks）
                        JVM采用本地方法堆栈来支持native方法的执行，此区域用于存储每个native方法调用的状态

　　

注：转自网络 只为学习。