Java架構師JVM啓動流程和內存結構，程序員必看！

JVM啓動流程java

JVM是Java程序運行的環境，同時是一個操做系統的一個應用程序進程，所以它有本身的生命週期,也有本身的代碼和數據空間。 JVM工做原理和特色主要是指操做系統裝入JVM，是經過jdk中Java.exe來完成，經過下面4步來完成JVM環境。算法

1.建立JVM裝載環境和配置 JVM裝入環境，JVM提供的方式是操做系統的動態鏈接文件數組

2.裝載JVM.dll 經過第一步已經找到了JVM的路徑，Java經過LoadJavaVM來裝入JVM.dll文件．裝入工做很簡單就是調用Windows API函數： LoadLibrary裝載JVM.dll動態鏈接庫．而後把JVM.dll中的導出函數JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs掛接到InvocationFunctions變量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函數指針變量上。JVM.dll的裝載工做宣告完成。

3.初始化JVM.dll並掛界到JNIENV(JNI調用接口)實例這樣就能夠在Java中調用JVM的函數了．調用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法得到JNIEnv結構的實例．安全

4.調用JNIEnv實例裝載並處理class類。markdown

JVM基本結構架構

JVM體系主要是兩個JVM的內部體系結構分爲三個子系統和兩大組件，分別是：類裝載器（ClassLoader）子系統、執行引擎子系統和GC子系統，組件是內存運行數據區域和本地接口。函數

· 程序計數器（PC寄存器） PC(Program Couneter)寄存器是每一個線程私有的，Java虛擬機會爲每一個線程建立PC寄存器，在任意時刻，一個Java線程老是在執行一個方法，這個方法稱爲當前方法，若是當前方法不是本地方法，PC寄存器總會執行當前正在被執行的指令，若是是本地方法，則PC寄存器值爲Underfined。每執行一條指令 PC 都會自增，所以 PC 存儲了指向下一條要被執行的指令地址。JVM 用 PC 來跟蹤指令執行的位置，PC 將其實是指向方法區（Method Area）的一個內存地址。

· 方法區（永久代）方法區存儲了每一個類的信息，好比類型的常量池、字段，方法信息、方法字節碼。全部線程共享同一個方法區，所以訪問方法區數據的和動態連接的進程必須線程安全。若是兩個線程試圖訪問一個還未加載的類的字段或方法，必須只加載一次，並且兩個線程必須等它加載完畢才能繼續執行。spa

（JDK1.7中，已經把放在永久代的字符串常量池移到堆中。JDK1.8撤銷永久代，引入元空間。元空間是直接存在內存中，不在java虛擬機中的，所以元空間依賴於內存大小。固然你也能夠自定義元空間大小。） · 方法區不須要連續的內存，能夠選擇固定大小或者可擴展。而且還能夠選擇不實現垃圾收集。相對而言，垃圾收集行爲在這個區域是比較少出現的，但並不是數據進入了方法區就如永久代的名字同樣「永久」存在了。這個區域的內存回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載，通常來講這個區域的回收「成績」比較難以使人滿意，尤爲是類型的卸載，條件至關苛刻，可是這部分區域的回收確實是有必要的。當方法區沒法知足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。操作系統

· 堆（Heap）應用系統對象都保存在Java堆中，堆被用來在運行時分配類實例、數組。不能在棧上存儲數組和對象。由於棧幀被設計爲建立之後沒法調整大小。棧幀只存儲指向堆中對象或數組的引用。與局部變量數組（每一個棧幀中的）中的原始類型和引用類型不一樣，對象老是存儲在堆上以便在方法結束時不會被移除。對象只能由垃圾回收器移除。全部線程共享Java堆。線程

簡述垃圾回收爲了支持分代垃圾回收機制，堆內存能夠劃分爲新生代和老年代兩個區域（默認新生代與老年代的空間大小爲1：2）。新生代能夠再劃分爲Eden區、From Survivor區和To Survivor區（三者比例爲8：1：1）。幾乎全部的新對象的建立都是在Eden區進行的。在垃圾回收（GC）過程當中，Eden中的活躍對象會被轉移到Survivor區，當再到達必定的年齡（經歷過的Minor GC的次數，每通過一次新生代回收，若是對象存活則它的年齡就加1，對象達到必定的年齡後），會被轉移到老年代中。

複製算法

· Java棧（Java Stack） Java棧是線程私有的內存區域，其中存儲的是棧幀。，每一次方法調用建立一個幀，並壓棧，調用完畢出棧。下面是內存的線程公有私有示意圖：

若是方法methodOne方法調用了methodTwo，那麼methodOne就會先入棧建立一個棧楨，接着methodTwo再入棧成爲棧頂(假設沒有其餘的方法執行)，methodTwo執行完先出棧，接着methodOne執行完出棧。

通常由三部分組成:局部變量表、操做數據棧和幀數據區局部變量表：能夠存放的數據有8種基本數據類型（boolean，byte，char，short，int，float，long，double），對象引用和returnAddress類型。其中long和double由於是64位，會佔用兩個局部變量的空間。

每個塊就是一個棧，如圖是兩個棧在Java虛擬機規範中，對這個區域規定了兩種異常情況：若是線程請求的棧深度大於虛擬機所容許的深度（好比遞歸調用的y時候），將拋出StackOverflowError異常；若是虛擬機棧能夠動態擴展（當前大部分的Java虛擬機均可動態擴展，只不過Java虛擬機規範中也容許固定長度的虛擬機棧），當擴展時沒法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError異常。

操做數棧：主要保存計算過程的中間結果，同時做爲計算過程當中的變量臨時的存儲空間。下圖是一個兩數相加的操做數棧的過程：

幀數據區：除了局部變量表和操做數據棧之外，棧還須要一些數據來支持常量池的解析，這裏幀數據區保存着訪問常量池的指針，方便計程序訪問常量池，另外當函數返回或出現異常時賣虛擬機子必須有一個異常處理表，方便發送異常的時候找到異常的代碼，所以異常處理表也是幀數據區的一部分。

棧上分配小對象（通常幾十個bytes），在沒有逃逸的狀況下，能夠直接分配在棧上直接分配在棧上，能夠自動回收，減輕GC壓力大對象或者逃逸對象沒法棧上分配

· 本地方法棧（Native Method Stack）本地方法棧也是線程私有的內存區域，與java棧比較類似，不一樣之處在於該區域主要是保存Native方法相關的數據。Native方法是非Java語言編寫的方法。與虛擬機棧同樣，本地方法棧區域也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

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