JVM原理

一：Java运行原理
Java包括：Java编程语言，类文件格式，Java虚拟机，Java应用程序接口
编译环境
Java源文件（.java文件）–【编译器】–字节码文件（.class文件）-
运行环境
-【解释器】–操作系统–硬件
跨平台就是不同版本的Java虚拟机，将同样的内容翻译成不同操作系统执行的命令
二：Java虚拟机内部流程
（1）类加载器（Class Loader System）负责加载.class文件

加载：
编译后的class文件先加载，获取此类的二进制直接流，将字节流所代表的静态存储结构转换为方法区运行时数据结构，在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这些数据的访问入口
验证：
验证文件格式，元数据，符号等
准备：
为类变量分配内存并设置初始值，在方法区中分配（实例变量不在这里处理）
解析：
虚拟机常量池内的符号引用替换为直接应用
初始化：
对类的静态成员进行初始化操作（类变量，静态快）
不是一个程序中所有的类，都一次性全部加载
一个类只有在使用的时候（new对象）才会真正被加载
最先加载拥有main方法的主线程所在的类
类的加载时机：
new对象
reflect对类进行反射调用的时候，如果这个类没有进行过初始化，那就走一遍加载，初始化一个类的时候，如果发现这个类的父类还没有被初始化，那么先去初始化它的父类
什么情况不用初始化：
只访问静态变量，只有真正声明这个变量的类才会初始化
通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
静态常量不会触发类的初始化（准备阶段就已经放在常量池中，不需要初始化阶段就能用）
（2）运行时数据区

栈负责运行
堆负责存储
JVM调优主要就是优化Heap堆和Method Area方法区
堆：
应用的对象和数据都是存在这个区域的，这块区域线程共享，也是GC主要的回收区，一个JVM实例只存在一个堆内存，大小是可以调节的。类加载器读取了类文件之后，需要把类，方法，变量放到堆内存中
方法区：
所有定义的方法的信息，所有字段和方法的字节码，以及特殊方法（抽象，构造），简单说就是所有方法的信息
静态变量+常量+类信息+运行时常量存在方法区中
实例变量存在堆内存中
栈：
也叫栈内存，主管Java程序的运行，线程创建时创建，线程结束时栈内存就释放，所以不需要回收，是线程私有的，基本类型的变量和对象的引用变量，在函数的栈内存中分配
程序计数器
就是一个指针，指向方法区中的字节码，就是下一条将要执行的指令，由执行引擎读取下一条指令，可以忽略
本地方法栈
登记Native方法，加载本地库
JVM运行时会分配好方法区和堆，然后，JVM每遇到一个线程，就为其分配一个计数器，一个Java栈，一个本地方法栈，线程终止时，这三个就没了
方法区和堆是线程共享的，那三个是非线程共享的，所以GC只发生在线程共享的区域
细节：
一个线程有一个自己的栈，正常的一个Java程序运行时，会有多个栈
每一个Java栈，存放的是多个栈帧，每一个栈帧对应一个被调用的方法，栈帧包括
局部变量表
（基本数据类型直接存储它的值，引用数据类型，存的是指向对象的引用，表的大小在编译期就可以确定，程序执行期间，大小不会改变）
操作数栈
执行语句，计算的过程
指向常量池的引用
方法返回地址
一个方法执行完毕之后，要返回之前调用它的地方，因此在栈帧中必须保存一个方法返回地址
B：
因为Java程序是多线程轮流获取CPU资源
且任意时刻一个CPU内核只能执行一个线程，所以，为了能够使得每个线程都在线程切换后能恢复之前的程序执行位置，每个线程都会有自己独立的程序计数器
C：
java中的native可以调用本地方法（不是这个Java项目写的，但本机可以使用的方法），Java栈（虚拟机栈）是为执行Java方法服务的，本地方法栈就是为执行本地方法服务的（比如C++方法）
D：
每个方法中，引用数据类型在堆内存中
所有线程都可以使用，所以堆内存中的对象需要加锁，会产生一定的开销，所以new对象是比较耗资源的
为了提升对象内存的分配效率，每条线程有一个独立空间TLAB，在TLAB上分配对象时不需要加锁，JVM在内存充足的时候，尽可能的给线程分配这个空间，但是对象过大，或者空间紧张时，还是直接使用堆内存。
E：
方法区中有一个部分叫运行时常量池，用于存放静态编译产生的引用以及运行时生成的常量，在类和接口被加载到jvm后，对应的运行时常量池就被创建