JVM原理简单总结

一、JVM的生命周期

a) 启动。启动一个Java程序时，一个JVM实例就产生了，任何一个拥有public static void main(String[] args)函数的class都可以作为JVM实例运行的起点；

b) 运行。main()作为该程序初始线程的起点，任何其他线程均由该线程启动。JVM内部有两种线程：守护线程和非守护线程，main()属于非守护线程，守护线程通常由JVM自己使用，java程序也可以标明自己创建的线程是守护线程；

c) 消亡。当程序中的所有非守护线程都终止时，JVM才退出；若安全管理器允许，程序也可以使用Runtime类或者System.exit()来退出。

二、JVM的体系结构

类加载器：加载class文件；

执行引擎：执行字节码或者执行本地方法

运行时数据区：包括方法区、堆、Java栈、PC寄存器、本地方法栈

三、JVM的类加载过程

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的生命周期包括了：加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)、卸载(Unloading)七个阶段，其中验证、准备、解析三个部分统称链接。

初始化过程即为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，在四种情况下初始化过程会被触发执行：
调用了new；
反射调用了类中的方法；
子类调用了初始化；
JVM启动过程中指定的初始化类。

类加载器的任务是根据一个类的全限定名来读取此类的二进制字节流到JVM中，然后转换为一个与目标类对应的java.lang.Class对象实例，在虚拟机提供了4种类加载器，启动（Bootstrap ClassLoader）类加载器、扩展（Extension ClassLoader）类加载器、应用程序（Application ClassLoader）类加载器、自定义（User ClassLoader）类加载器。

1.启动类加载器：这个类加载器负责放在<JAVA_HOME>\lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的类库。用户无法直接使用。

2.扩展类加载器：这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。它负责<JAVA_HOME>\lib\ext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库。用户可以直接使用。

3.应用程序类加载器：这个类由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。是ClassLoader中getSystemClassLoader()方法的返回值。它负责用户路径（ClassPath）所指定的类库。用户可以直接使用。如果用户没有自己定义类加载器，默认使用这个。

4.自定义加载器：用户自己定义的类加载器。

四、JVM运行时数据区

1.程序计数器/PC寄存器：存储每个线程下一步将执行的JVM指令；

2.栈：栈是线程私有的，每个线程创建的同时都会创建的同时都会创建JVM栈，JVM栈中存放当前线程中的局部基本类型的变量；Java栈是Java方法执行的内存模型。Java栈中存放的是一个个的栈帧，每个栈帧对应一个被调用的方法，在栈帧中包括局部变量表(Local Variables)、操作数栈(Operand Stack)、指向当前方法所属的类的运行时常量池的引用(Reference to runtime constant pool)、方法返回地址(Return Address)和一些额外的附加信息。当线程执行一个方法时，就会随之创建一个对应的栈帧，并将建立的栈帧压栈。当方法执行完毕之后，便会将栈帧出栈。因此可知，线程当前执行的方法所对应的栈帧必定位于Java栈的顶部。

3.堆：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。堆是JVM所有线程共享的。

4.方法区：存放了所加载的类信息（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；通过class对象中的getName等方法来获取信息时，实际这些数据是来源于方法区，方法区是全局共享的。

5.运行时常量池：存放类中固定的常量信息、方法和Field的引用信息等，其空间是从方法区中分配。

6.本地方法栈：JVM采用本地方法栈来支持native方法的执行，此区域用于存储每个native方法调用的状态。

五、JVM垃圾回收

GC的基本原理：将内存中不再被使用的对象进行回收，GC中用于回收的方法称为收集器，由于GC需要消耗一些资源和时间，Java在对对象的生命周期特征进行分析后，按照新生代、旧生代的方式来对对象进行收集，以尽可能的缩短GC对应用造成的暂停。

（1）对新生代的对象的收集称为minor GC；

（2）对旧生代的对象的收集称为Full GC；

（3）程序中主动调用System.gc()强制执行的GC为Full GC。

不同的对象引用类型， GC会采用不同的方法进行回收，JVM对象的引用分为了四种类型：

（1）强引用：默认情况下，对象采用的均为强引用（这个对象的实例没有其他对象引用，GC时才会被回收）

（2）软引用：软引用是Java中提供的一种比较适合于缓存场景的应用（只有在内存不够用的情况下才会被GC）

（3）弱引用：在GC时一定会被GC回收

（4）虚引用：由于虚引用只是用来得知对象是否被GC