每一個java開發同窗不論是平常工做中仍是面試裏,都會遇到JDK、JVM和GC的問題。本文會從如下10個問題爲切入點,帶着你們一塊兒全面瞭解一下JVM的方方面面。java
這個基本是步入java世界的入門級知識認知,首先咱們來看一下來自java官網的一張圖:面試
從這張圖裏咱們基本就能夠看出「JRE」是運行Java語言編寫的程序所不可缺乏的運行環境。有了JRE咱們寫的java程序才能夠運行起來被用戶所使用。算法
而「JDK」俗稱java開發工具包,它包括了Java運行環境JRE(Java Runtime Envirnment)以及一堆Java工具(javac/java/jdb等)和Java基礎的類庫(即Java API 包括rt.jar)。數組
但不論是JRE仍是JDK都是以JVM爲基石的。能夠說JVM是java程序能夠在某臺機器上得以運行的最底層的保障。jvm
JVM是Java Virtual Machine(Java虛擬機)的縮寫,它的用途簡單的說就是它能讓咱們寫的java程序在不一樣的操做系統的不一樣CPU上運行。咱們寫的java程序會利用開發工具(如Intellij idea)把它編譯成.class文件,但這個class文件是不能直接被操做系統識別運行的,須要利用jvm按jvm規範將編譯好的.class文件轉變成機器語言,再交由操做系統提交給cpu去執行。ide
用一句話評價JVM的主要做用就是:JVM屏蔽了與具體操做系統平臺相關的信息,使得Java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。工具
JVM中核心的功能整體有三塊:開發工具
首先,咱們談談開發工具編譯生成的class文件是如何被JVM加載的。所謂的類加載機制其實就是:虛擬機(JVM)把class文件加載到內存中,而後對它進行正確性的校驗,檢查經過再進行解析和初始化,最終把class文件變成一個內存中能夠直接使用的java.lang.Class對象。優化
從一個class文件的裝載到銷燬,它的生命週期基本能夠分爲如下五個階段:裝載、連接(驗證、準備和解析)、初始化、使用和卸載。idea
(1)經過類的全限定名獲取其定義的二進制字節流,須要藉助類裝載器(ClassLoader)完成;
(2)在運行時數據區的「方法區」中分配一塊區域保存這個類的信息,包括類的基本信息、常量和靜態變量等等;
(3)在「Java堆」內存上生成一個該類的java.lang.Class對象,用於對外暴露使用該類的入口。
(1)驗證(Verify),驗證文件格式、元數據、字節碼和符號引用,以保證被加載類的準確性;
(2)準備(Prepare),爲靜態變量分配內存並初始化爲默認值。
(3)解析(Resolve),解析階段是虛擬機將常量池內的符號引用替換爲直接引用的過程。解析動做主要針對類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型、方法句柄和調用限定符7類符號引用進行。
好比上面的靜態變量age初始化以後的值變爲了10。
在裝載階段的第(2),(3)步能夠發現有運行時數據區,堆,方法區等名詞,那麼究竟什麼是「運行時數據區」,它有哪些結構構成?
「運行時數據區」是JVM在執行Java程序的過程當中出於內存管理方面的目的,在設計上把內存分爲若干個不一樣的區域。這些區域有着各自的用途,有的區域生命週期跟虛擬機同樣,隨着虛擬機進程的啓動而存在,伴隨這虛擬機的進程結束而消亡。而有些區域則依賴用戶線程的啓動和結束而創建和銷燬。具體以下圖:
(1)用於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;
(2)方法區是各個線程共享的內存區域,在虛擬機啓動時建立,由於同一個class類信息只須要加載一份就夠了;
(3)java虛擬機規範中把方法區描述爲堆內存的一個邏輯部分,但它有另一個別名叫「非堆」,用於與java堆區分開來。在JDK8以前方法區叫作Perm space,在JDK8及之後叫作Metaspace(即元數據區)。
每個被線程執行的方法,爲虛擬機棧中的一個棧幀,調用一個方法,就會向棧中壓入一個棧幀;一個方法調用完成,就會把該棧幀從棧中彈出。以下圖解:
總結一下,就JVM的設計規範,從使用用途角度JVM的內存大致的分爲:線程私有內存區 和 線程共享內存區。
線程私有內存區在類加載器編譯某個class文件時就肯定了執行時須要的「程序計數器」和「虛擬棧幀」等所需的空間,而且會伴隨着當前執行線程的產生而產生,執行線程的消亡而消亡,所以「線程私有內存區」並不須要考慮內存管理和垃圾回收的問題。
線程共享內存區在虛擬機啓動時建立,被全部線程共享,是Java虛擬機所管理內存中最應該關注的和最大的一塊。
那麼JVM內存模型是如何設計的?JVM又是如何進行內存管理(也就是垃圾回收)的?垃圾回收算法有哪些?目前經常使用的垃圾回收器又有哪些?我會在下篇文章跟您共同解答這些問題。
做者:宜信技術學院 譚文濤