虛擬機系列 | JVM特色，基礎結構與執行週期

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1、虛擬機簡介

一、虛擬機概念

虛擬機（Virtual Machine）指經過軟件模擬的具備完整硬件系統功能的、運行在一個徹底隔離環境中的完整計算機系統。在實體計算機中可以完成的工做在虛擬機中都可以實現。在計算機中建立虛擬機時，須要將實體機的部分硬盤和內存容量做爲虛擬機的硬盤和內存容量。每一個虛擬機都有獨立的CMOS、硬盤和操做系統，能夠像使用實體機同樣對虛擬機進行操做。

二、JVM虛擬機

JVM是Java-Virtual-Machine的縮寫，即Java虛擬機，JVM是一種用於計算設備的規範，它是一個虛構出來的計算機，是經過在實際的計算機上仿真模擬各類計算機功能來實現的。

三、JVM特色

首先一次編譯到處運行是學習Java語言都知道的事情，其實並非Java語言跨平臺，是JVM跨平臺，Jvm運行時並非執行Java文件，而是執行編譯後的.class文件。

字節碼

字節碼文件即JVM能夠識別並執行的二進制文件，不一樣的編程語言通過編譯器編譯處理以後，轉換成統一的字節碼規範文件，這樣JVM就能夠執行。

跨平臺

跨平臺的特性即JVM虛擬機能夠運行在不一樣的計算機系統上，例如常用的Linux系統，MacOS系統，Win系統，一次編譯，到處運行就是這樣理解的。

跨語言

隨着JVM的不斷髮展和優化，不少語言都藉助JVM的能力，各類編程語言通過編譯，轉換爲字節碼文件，JVM均可以識別，這也是如今Java體系下業務編程常常混語言的緣由。

注意：如今和後續Jvm系列文章都是基於HotSpot-VM和JDK1.8+版本的基礎之上。

2、虛擬機結構

Jvm的總體結構大體以下：

一、類加載器

類加載器用來加載Java類到JVM虛擬機中，源代碼程序.java文件在通過編譯器編譯以後就被轉換成字節代碼.class文件，類加載器負責讀取字節代碼，並轉換成java.lang.Class類的一個實例。

二、運行時數據區

元數據區

JDK1.8開始的說法，以前稱爲方法區Method-Area，存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。

堆區

全部線程共享的一塊內存區域，虛擬機啓動時被建立用來存放對象實例。

JVM棧

能夠參考瞭解棧的數據結構，存放Java方法執行的內存模型，在Java開發中，一個功能實現須要多個子程序方法配合，程序執行時跳往子程序前，會將下個指令的地址存到堆棧中，直到子程序執行完後再將地址取出，退回到原來的程序中。

本地方法棧

本地方法棧和虛擬機棧的功能相似，爲JVM調用native方法時服務。

程序計數器

相對較小的一塊內存空間，做用能夠理解是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。

三、執行引擎

Java虛擬機最核心的組成部分，輸入的是字節碼，處理過程是字節碼解析，輸出執行結果。

3、生命週期

這裏說的JVM生命週期，指JVM執行Java程序時的週期：

啓動初始化：啓動時經過引導類加載器建立初始類完成；

程序執行：從main方法開始，執行Java程序，直到程序執行完結束；

虛擬機退出：程序正常執行結束，或者發生異常、錯誤等而形成終止，也能夠調用exit退出方法；

4、HotSpot虛擬機

HotSpot是Java體系下使用最多的虛擬機，它結合了最新的內存模型，垃圾收集器和自適應優化器，爲使用許多先進技術的Java應用程序提供了最佳性能。

主要緣由：使用多，大部分的Java運行環境都依賴HotSpot虛擬機。

5、源代碼地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

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