JVM運行機制

        今天咱們來聊聊jvm的運行機制，從而瞭解java程序的運行原理。做爲一個高級java程序員，不只要會編碼，並且還要明白本身的程序是如何運行的，這樣咱們就能在後續的程序調優方面駕輕就熟。接下來從如下幾個方面來了解JVM的運行原理。

1.Java程序編譯過程

Java程序的編譯過程簡單來講就是java源程序（.java文件）到Jvm字節碼（.class文件）的過程，主要由Java編譯器來完成。在編譯一個java類程序以前先編譯所依賴的全部類。

編譯的過程大體分爲三個過程

（編譯命令：javac hello.java）

1）  詞法分析和輸入符號表

2）  註解處理

3）  語義分析和生成字節碼

詳細過程：

源代碼文件*.java -> 詞法分析器 -> tokens流 -> 語法分析器 -> 語法樹/抽象語法樹 -> 語義分析器 -> 註解抽象語法樹 -> 字節碼生成器 -> JVM字節碼文件*.class

編譯後的Class文件主要包含三項內容

（查看class文件結構命令：javap –c hello）

1） 結構信息：class文件相關信息

2） 元信息：源碼中的聲明和常量信息

3） 方法信息：源碼中的語句和表達式對應的字節碼

2.Java程序加載過程

Java程序的加載過程就是.class被加載到jvm內存中的過程，主要由類加載器ClassLoader完成。

類加載器的分類主要分爲四類，分別加載不一樣的路徑：

• 根加載器Bootstrap ClassLoader
• 擴展加載器 Ext ClassLoader
• 系統應用加載器 App ClassLoader
• 用戶自定義加載器 Custom ClassLoader

JVM對類的加載過程分爲三步：

1）  裝載：負責將二進制文件加載到Jvm內存中。

2）  連接：負責二進制文件格式校驗，初始化裝載類中的靜態變量以及解析類中調用的接口和類。

3）  初始化：靜態初始化代碼，構造器、靜態屬性初始化以及jvm指定的初始化代碼。

3.Java程序執行過程

完成各類初始化工做以後，而後交由jvm執行引擎來進行處理，執行引擎把字節碼轉爲機器碼，而後操做系統才能夠真正調用，在硬件環境上執行代碼。執行引擎的經過Java字節碼解釋器（一行一行解釋字節碼）和JIT即時編譯器（對熱代碼整段編譯）來完成機器碼的翻譯工做。

4.JVM啓動流程

Jvm執行一個main方法前都要進行哪些準備工做。主要步驟有：

1） 配置JVM裝載環境：JVM.dll文件的查找和裝載

2） 解析虛擬機參數：解析參數，驗證參數

3） 設置線程棧大小：根據系統類型，加載配置文件，不一樣系統，線程棧的大小都不一樣

4） 執行Java main方法

5.JVM基本結構 

接下來分別介紹以上幾個重要的內容

PC寄存器：每一個線程都會擁有一個PC寄存器，隨線程的建立而建立，PC寄存器的做用就是執行下一條指令執行的地址。在執行本地方法時，PC寄存器的值爲undefined。

方法區：保存類裝載的信息（類型的常量信息，方法信息，方法字節碼），方法區一般和永久區聯繫在一塊兒。

Java堆：這是和咱們程序員密切相關的一部分，new出來的每一個對象都在堆中，java堆也是線程共享的。

Java棧：棧由一系列的幀組成，所以也稱棧幀，它是線程私有的。幀保存一個方法的局部變量，操做數棧，常量池指針，每一次的方法調用都會建立一個幀，而後壓棧。

 6.JVM內存模型 

JVM的內存模型設計也是很是的巧妙。每個線程都會有一個工做內存和主存獨立，而每一個工做內存中的存放的是主存中共享變量的拷貝。

對於JVM的瞭解，做爲一個優秀程序員是必修課，由於只有瞭解了java程序內部的運行原理，纔可以更好的理解本身所寫的程序，也可以更好的優化本身的程序。正所謂：知己知彼，百戰不殆。