Java核心知识梳理之JVM

(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.任何平台只要装有针对于该平台的Java虚拟机,字节码文件(.class)就可以在该平台上运行。这就是“一次编译,多次运行”。
Java核心知识梳理之JVM
(2).运行过程
我们都知道Java源文件,通过编译器,能够产生响应的.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

1.1JVM中的线程

这里说的线程指程序执行过程中的一个线程实体,JVM允许一个应用并发执行多个线程.Hostpot JVM中的Java线程与原生操作系统线程有直接的映射关系。当线程本地存储、缓冲区分配、同步对象、栈、程序计数器等准备好以后,就会创建一个操作系统原生线程。Java 线程结束,原生线程随之被回收。操作系统负责调度所有线程,并把它们分配到任何可用的 CPU 上。当原生线程初始化完毕,就会调用 Java 线程的 run() 方法。当线程结束时,会释放原生线程和 Java 线程的所有资源。

1.2JVM内存区域

Java核心知识梳理之JVM

JVM内存空间分为五部分,分别是:方法区、堆、Java虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器.方法区和堆都是线程共享的,在JVM启动时创建,在JVM停止时销毁,而Java虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程私有的,随线程的创建而创建,随线程的结束而死亡。

1.2.1程序计数器(线程私有)

一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器,每条线程都要有一个独立的程序计数器,这类内存也称为“线程私有”的内存。正在执行 java 方法的话,计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址(当前指令的地址)。如果还是 Native 方法,则为空。这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

1.2.2虚拟机栈(线程私有)

是描述java方法执行的内存模型,每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)
用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成
的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
栈帧( Frame)是用来存储数据和部分过程结果的数据结构,同时也被用来处理动态链接
(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派( Dispatch Exception)。栈帧随着方法调用而创
建,随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成(抛出了在方法内未被捕获的异
常)都算作方法结束。
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1.2.3本地方法区(线程私有)

本地方法区和 Java Stack 作用类似, 区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为Native 方法服务, 如果一个 VM 实现使用 C-linkage 模型来支持 Native 调用, 那么该栈将会是一个C 栈,但 HotSpot VM 直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

1.2.4堆(线程共享)

是被线程共享的一块内存区域,创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中,也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代 VM 采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区)和老年代。

1.2.5方法区/永久代(线程共享)

即我们常说的永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. HotSpot VM把GC分代收集扩展至方法区, 即使用Java堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存,而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载, 因此收益一般很小)。
运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外,还有一项信息是常量池(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。 Java 虚拟机对 Class 文件的每一部分(自然也包括常量池)的格式都有严格的规定,每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求,这样才会被虚拟机认可、装载和执行。