JVM入門系列-JVM總覽

(原發於知乎， 按期同步至segmentfault, 原文地址：知乎-JVM入門系列-JVM總覽)
Java宣稱Write Once Run Everywhere，這意味着在一個平臺上開發的java程序能夠不加修改的運行在其餘平臺上面。能達成這個功能依賴的就是jvm屏蔽了底層的差別。

當咱們編寫.java文件以後，編譯器會將其編譯成同名的.class文件。class文件是一個字節碼文件，jvm會加載而且執行它，下方就是總體框圖。

（圖片來源：wikipedia-Java virtual machine）

如圖所示，虛擬機主要能夠被分爲三塊：

1. 類加載系統

2. 運行時數據區

3. 執行引擎

類加載系統Class Loader Subsystem

類加載系統負責驗證而且加載.class文件，主要能夠劃分爲三個步驟：

1. 加載(Loading)

2. 連接(Linking)

3. 初始化(Initialization)

加載

類文件在這一塊被加載到內存中去。類加載器(class loader)能夠劃分爲Boot Strap class Loader, Extension class Loader, and Application class Loader

1. Boot Strap class Loader - 加載系統引導類( $JAVA_HOME/jre/lib))

2. Extension class Loader - 加載拓展類($JAVA_HOME/jre/lib/ext)

3. Application class Loader - 也被稱爲User class loader, 負責加載應用層級的類

連接

1. Verify - 驗證字節碼是否正確

2. Prepare - 在這一步分配靜態變量而且設置默認值

3. Resolve - 全部的符號引用都會被替換成指向方法區的原始引用

初始化

這是類加載的最後一步，全部的靜態變量都會被賦值。執行順序是從上到下的，由父類到子類。

運行時數據區 Runtime Data Area

運行時數據區能夠劃分爲5個區域

1. 方法區 - 保存類數據信息，包括成員信息，父類和接口信息，運行時常量池等，jvm共享

2. 堆區 - 保存全部的對象信息，jvm共享

3. 棧區 - 每一個線程獨有本身的棧，生命週期和線程一致

4. PC寄存器區 - 儲存當前執行指令的地址，若是執行的是是本地方法pc爲null

5. 本地方法棧區 - 和棧區一致，只不過存放的是本地方法信息

執行引擎 Execution Engine

執行引擎負責執行代碼,執行引擎會依次讀取字節碼而且按順序執行。通常來講能夠劃分爲以下幾個組件

字節碼解釋器

字節碼解釋器(Bytecode Interpreter)，就像名字顯示的同樣，是用來執行字節碼。優勢是執行開銷小，缺點是執行效率較低。

模板解釋器

和字節碼解釋器差很少，不同的地方在於直接把對應的指令集轉成本地代碼

JIT編譯器

能夠針對熱點代碼優化，執行開銷較大，可是可以針對性的優化，效率最高

垃圾收集器

負責回收再也不使用的對象，釋放和整理內存

Java Native Interface

Java native interface, 簡稱JNI。暴露了本地方法的接口，使得java能夠調用本地方法

Native Method Libraries

本地方法庫

參考：

• Java_virtual_machine

• The JVM Architecture Explained

• How JVM Works – JVM Architecture?