java中JVM的原理

1、Java虛擬機的生命週期：

　　Java虛擬機的生命週期 一個運行中的Java虛擬機有着一個清晰的任務：執行Java程序。程序開始執行時他才運行，程序結束時他就中止。你在同一臺機器上運行三個程序，就會有三個運行中的Java虛擬機。 Java虛擬機老是開始於一個main()方法，這個方法必須是公有、返回void、直接受一個字符串數組。在程序執行時，你必須給Java虛擬機指明這個包換main()方法的類名。 Main()方法是程序的起點，他被執行的線程初始化爲程序的初始線程。程序中其餘的線程都由他來啓動。Java中的線程分爲兩種：守護線程 （daemon）和普通線程（non-daemon）。守護線程是Java虛擬機本身使用的線程，好比負責垃圾收集的線程就是一個守護線程。固然，你也能夠把本身的程序設置爲守護線程。包含Main()方法的初始線程不是守護線程。 只要Java虛擬機中還有普通的線程在執行，Java虛擬機就不會中止。若是有足夠的權限，你能夠調用exit()方法終止程序。

2、java虛擬機的體系結構：

      在Java虛擬機的規範中定義了一系列的子系統、內存區域、數據類型和使用指南。這些組件構成了Java虛擬機的內部結構，他們不只僅爲Java虛擬機的實現提供了清晰的內部結構，更是嚴格規定了Java虛擬機實現的外部行爲。 每個Java虛擬機都有一個類加載器子系統（class loader subsystem），負責加載程序中的類型（類和接口），並賦予惟一的名字。每個Java虛擬機都有一個執行引擎（execution engine），負責執行被加載類中包含的指令。 程序的執行須要必定的內存空間，如字節碼、被加載類的其餘額外信息、程序中的對象、方法的參數、返回值、本地變量、處理的中間變量等等。Java虛擬機將這些信息通通保存在數據區（data areas）中。雖然每一個Java虛擬機的實現中都包含數據區，可是Java虛擬機規範對數據區的規定卻很是的抽象。許多結構上的細節部分都留給了 Java虛擬機實現者本身發揮。不一樣Java虛擬機實現上的內存結構千差萬別。一部分實現可能佔用不少內存，而其餘如下可能只佔用不多的內存；一些實現可 能會使用虛擬內存，而其餘的則不使用。這種比較精煉的Java虛擬機內存規約，可使得Java虛擬機能夠在普遍的平臺上被實現。 數據區中的一部分是整個程序共有，其餘部分被單獨的線程控制。每個Java虛擬機都包含方法區（method area）和堆（heap），他們都被整個程序共享。Java虛擬機加載並解析一個類之後，將從類文件中解析出來的信息保存與方法區中。程序執行時建立的對象都保存在堆中。當一個線程被建立時，會被分配只屬於他本身的PC寄存器「pc register」（程序計數器）和Java堆棧（Java stack）。當線程不掉用本地方法時，PC寄存器中保存線程執行的下一條指令。Java堆棧保存了一個線程調用方法時的狀態，包括本地變量、調用方法的參數、返回值、處理的中間變量。調用本地方法時的狀態保存在本地方法堆棧中（native method stacks），可能再寄存器或者其餘非平臺獨立的內存中。 Java堆棧有堆棧塊（stack frames (or frames)）組成。堆棧塊包含Java方法調用的狀態。當一個線程調用一個方法時，Java虛擬機會將一個新的塊壓到Java堆棧中，當這個方法運行結束時，Java虛擬機會將對應的塊彈出並拋棄。 Java虛擬機不使用寄存器保存計算的中間結果，而是用Java堆棧在存放中間結果。這是的Java虛擬機的指令更緊湊，也更容易在一個沒有寄存器的設備上實現Java虛擬機。    

3、基本結構：

從Java平臺的邏輯結構上來看，咱們能夠從下圖來了解JVM：

從上圖能清晰看到Java平臺包含的各個邏輯模塊，也能瞭解到JDK與JRE的區別。

JVM自身的物理結構

此圖看出jvm內存結構

JVM內存結構主要包括兩個子系統和兩個組件。兩個子系統分別是Classloader子系統和Executionengine(執行引擎)子系統；兩個組件分別是Runtimedataarea(運行時數據區域)組件和Nativeinterface(本地接口)組件。

Classloader子系統的做用：

根據給定的全限定名類名(如java.lang.Object)來裝載class文件的內容到Runtimedataarea中的methodarea(方法區域)。Java程序員能夠extendsjava.lang.ClassLoader類來寫本身的Classloader。

Executionengine子系統的做用：

執行classes中的指令。任何JVMspecification實現(JDK)的核心都是Executionengine，不一樣的JDK例如Sun的JDK和IBM的JDK好壞主要就取決於他們各自實現的Executionengine的好壞。

Nativeinterface組件：

與nativelibraries交互，是其它編程語言交互的接口。當調用native方法的時候，就進入了一個全新的而且再也不受虛擬機限制的世界，因此也很容易出現JVM沒法控制的nativeheapOutOfMemory。

RuntimeDataArea組件：

這就是咱們常說的JVM的內存了。它主要分爲五個部分——

一、Heap(堆)：一個Java虛擬實例中只存在一個堆空間

二、MethodArea(方法區域)：被裝載的class的信息存儲在Methodarea的內存中。當虛擬機裝載某個類型時，它使用類裝載器定位相應的class文件，而後讀入這個class文件內容並把它傳輸到虛擬機中。

三、JavaStack(java的棧)：虛擬機只會直接對Javastack執行兩種操做：以幀爲單位的壓棧或出棧

四、ProgramCounter(程序計數器)：每個線程都有它本身的PC寄存器，也是該線程啓動時建立的。PC寄存器的內容老是指向下一條將被執行指令的餓地址，這裏的地址能夠是一個本地指針，也能夠是在方法區中相對應於該方法起始指令的偏移量。

五、Nativemethodstack(本地方法棧)：保存native方法進入區域的地址。