java系列之jvm結構簡介

‍JVM簡介 ‍

一.介紹：

    JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機）的縮寫，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。

           Java語言的一個很是重要的特色就是與平臺的無關性。而使用Java虛擬機是實現這一特色的關鍵。通常的高級語言若是要在不一樣的平臺上運行，至少須要編譯成不一樣的目標代碼。而引入Java語言虛擬機後，Java語言在不一樣平臺上運行時不須要從新編譯。Java語言使用Java虛擬機屏蔽了與具體平臺相關的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼（字節碼），就能夠在多種平臺上不加修改地運行。Java虛擬機在執行字節碼時，把字節碼解釋成具體平臺上的)執行。這就是Java的可以「一次編譯，處處運行」的緣由。

二.結構：

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Tips: jvm至關於一個新的系統級軟件 能夠高效管理os分配的內存，Garbage collertor對heap中的內存進行管理：清除，整合，複製。 自行調度jvm中的各類線程給cpu運行，program counter register和java threads配合進行多線程調度。 Native internal threads能夠根據不一樣的os，調用不一樣的系統api。(這也是java程序能跨平臺的主要緣由，感謝下jdk的維護人員) Jit Compiler能夠把經常使用的.class文件編譯成本地系統的的二進制文件，加快加載和運行速度。

    特色

2.1 Class Loader Subsystem :java編譯的class文件加載器.

                主要用來將*.class文件讀取到jvm的內存中(就是方法區)

2.2 Runtime Data Areas :容許時數據存儲區

               裏面的不一樣部分都是用來保存java程序運行時的程序信息<數據+指令>

2.2.1 Method area:方法區(jdk1.8 取消了方法區合)

     當class文件加載器加載了*.class文件後，這個文件的 類信息，常量，靜態變量，即時編譯後(jit)的代碼.

             a.特色:線程共享（因爲保存的都是一些不可變信息）

             b.保存信息格式:  

                  1)     類（文件）class:

                        a.       類及其父類全限定名          (java.lang.Object沒有父類)

                        b.      類的類型                                                 class 、 interface

                        c.       修飾符                                                     public、protected、private

                        d.      實現接口的全限定名的列表                     實現的接口列表

                        e.       常量池(final staic)                     主要:string(使用final staic char[]實現的)||emun

                        f.        字段信息

                        g.       方法信息

                        h.      出常量外的靜態變量                               static的method,class

                        i.         Classloader引用

                        j.        Class 引用

                        Tips:全限定名：完整的class地址  Eg：在org.spring.web包下的annotation.class其權限名:org.spring.web. annotation.class

                

                    2）      字段field:

                        a.       字段名

                        b.      字段類型                                              類型使用全限定名

                        c.       字段修飾符                                           基本類型和對象

                        a)        訪問修飾:                                           public、private、protected

                        b)        靜態:                                                  static

                        c)         常量：              final

                        d)        Jndi：              transient              

                        e)         線程：              volatitile

              ‍    3)   方法method:‍

                        a)         方法名：                                           全限定名

                        b)        返回類型：            全限定名

                        c)         參數信息：            參數列表：由全限定名

                        d)        修飾符：

                        a)         訪問修飾:                                           public、private、protected

                        b)        靜態：              static

                        c)         常量：              final

                        d)        線程：               synchronized

                        e)         本地：                                                native

                        f)          抽象:                                                   abstract

                                            若是不是native和abstract還會保存一下信息

                                            1.         方法的字節碼

                                            2.         本變量表和操做數棧的大小

                                            3.         異常表

         c.String常量池：

    

2.2.2 Heap堆

             存放數組和對象實例(new)的地方，gc的主要區域。

    主要分區

名稱	個數	大小比（default）
年輕代	1	4
年老代	1	1

    

    年輕代

名稱	個數	大小（default）
eden區	1	8
survivor區	2	2

         

    直接內存：

              調用本地庫來操做分配系統的內存

    對象訪問：

              這是堆的主要功能，每次new都會分配一個對象大小的內存空間。而且在java棧中有一個這個對象的引用。還能夠經過這個引用查找存放在method area區的對象文件（.class）的全部信息<也就是其類的信息>。

             Reference在Java虛擬機中定義爲指向對象的引用

             1.一種實現是Reference直接存儲對象在堆內的地址，對象的類型信息能夠在對象在堆中的內存佈局中存儲，如存儲在對象內存的開頭等。

    2.另外一種實現是Reference指向一個句柄表中的一個位置，句柄中保存了對象的實際位置及它對應的類型信息。使用句柄的好處是當在內存中移動對象的位置時，只須要更新句柄表中的內容，不須要改變引用值，但會多一次內存訪問開銷，直接引用的優缺點與此相反。

2.2.3  Native method stack：本地方法棧

             執行本地方法。

        例如：系統的文件系統，系統的網絡系統。

2.2.4 Program counter regsiters：程序計數器

            相似於PC寄存器，是一塊較小的內存區域，經過程序計數器中的值尋找要執行的指令的字節碼，因爲多線程間切換時要恢復每個線程的當前執行位置，因此每一個線程都有本身的程序計算器。這一個區域不會有OutOfMemeryError。當執行Java方法時，這裏存儲的執行的指令的地址，若是執行的是本地方法，這裏的值是Undefined

    

    

2.2.5 Java stack：虛擬機棧

    虛擬機棧也是線程私有的，每建立一個線程，虛擬機就會爲這個線程建立一個虛擬機棧，虛擬機棧表示Java方法執行的內存模型，每調用一個方法，就會生成一個棧幀（Stack Frame）用於存儲方法的本地變量表、操做棧、方法出口等信息，當這個方法執行完後，就會彈出相應的棧幀。

       若是請求的棧的深度過大，虛擬機可能會拋出StackOverflowError異常，若是虛擬機的實現中容許虛擬機棧動態擴展，當內存不足以擴展棧的時候，會拋出OutOfMemoryError異常

    每個線程都會

    棧幀：

       1.局部變量區

        局部變量區被組織一個一個從0開始的字數組，byte、short、char在存儲前被轉換爲int，boolean也被轉換爲int，0表示false，非0表示true，long和double佔據兩個字長。

       2.操做數棧

        操做數棧也被組織爲一個字數組，但不一樣於局部變量區，它不是經過數組下標訪問的，而是能過棧的Push和Pop操做，前一個操做Push進的數據能夠被下一個操做Pop出來使用。

       3.棧數據區

                    a)         常量池中的數據解析

                    b)        方法執行完後處理方法返回，會恢復調用方法現場

                    c） 方法執行過程當中拋出異常時的異常處理，存儲有一個異常表，當出現異常時虛擬機查找相應的異常表看是否有對應的Catch語句，若是沒有就拋出異常終止

     

2.3  Execution Engine 運行引擎

             JIT Compiler: just-in-time Compiler及時編譯

             Garbage Collector:垃圾回收

三.JVM運行

        這裏很是粗糙的模擬下jvm的運行方式