Java中JVM虛擬機器詳解 一對一聊天系統找上海捌躍網路科技有限公司
1、 什麼是JVM？
JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機器）的縮寫，JVM是一種用於計算裝置的規範，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上模擬模擬各種計算機功能來實現的。Java虛擬機器包括一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個棧、一個垃圾回收堆和一個儲存方法域。 JVM遮蔽了與具體作業系統平臺相關的資訊，使Java程式只需生成在Java虛擬機器上執行的目的碼（位元組碼）,就可以在多種平臺上不加修改地執行。JVM在執行位元組碼時，實際上最終還是把位元組碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。
Java語言的一個非常重要的特點就是與平臺的無關性。而使用Java虛擬機器是實現這一特點的關鍵。一般的高階語言如果要在不同的平臺上執行，至少需要編譯成不同的目的碼。而引入Java語言虛擬機器後，Java語言在不同平臺上執行時不需要重新編譯。Java語言使用Java虛擬機器遮蔽了與具體平臺相關的資訊，使得Java語言編譯程式只需生成在Java虛擬機器上執行的目的碼（位元組碼），就可以在多種平臺上不加修改地執行。Java虛擬機器在執行位元組碼時，把位元組碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。這就是Java的能夠“一次編譯，到處執行”的原因。
2、JRE/JDK/JVM是什麼關係？
JRE(JavaRuntimeEnvironment，Java執行環境)，也就是Java平臺。所有的Java 程式都要在JRE下才能執行。普通使用者只需要執行已開發好的java程式，安裝JRE即可。 JDK(Java Development Kit)是程式開發者用來來編譯、除錯java程式用的開發工具包。JDK的工具也是Java程式，也需要JRE才能執行。為了保持JDK的獨立性和完整性，在JDK的安裝過程中，JRE也是 安裝的一部分。所以，在JDK的安裝目錄下有一個名為jre的目錄，用於存放JRE檔案。 JVM(JavaVirtualMachine，Java虛擬機器)是JRE的一部分。它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上模擬模擬各種計算機功能來實現的。JVM有自己完善的硬體架構，如處理器、堆疊、暫存器等，還具有相應的指令系統。Java語言最重要的特點就是跨平臺執行。使用JVM就是為了支援與作業系統無關，實現跨平臺。
3、JVM原理
Java編譯器只要面向JVM，生成JVM能理解的程式碼或位元組碼檔案。Java原始檔經編譯成位元組碼程式，通過JVM將每一條指令翻譯成不同平臺機器碼，通過特定平臺執行。
4、JVM的體系結構
（1）java棧記憶體，它等價於C語言中的棧， 棧的記憶體地址是不連續的， 每個執行緒都擁有自己的棧。 棧裡面儲存著的是StackFrame，在《JVM Specification》中文版中被譯作java虛擬機器框架，也叫做棧幀。StackFrame包含三類資訊：區域性變數，執行環境，運算元棧。區域性變數用來儲存一個類的方法中所用到的區域性變數。執行環境用於儲存解析器對於java位元組碼進行解釋過程中需要的資訊，包括：上次呼叫的方法、區域性變數指標和 運算元棧的棧頂和棧底指標。運算元棧用於儲存運算所需要的運算元和結果。StackFrame在方法被呼叫時建立，在某個執行緒中，某個時間點上，只有一個 框架是活躍的，該框架被稱為Current Frame，而框架中的方法被稱為Current Method，其中定義的類為Current Class。區域性變數和運算元棧上的操作總是引用當前框架。當Stack Frame中方法被執行完之後，或者呼叫別的StackFrame中的方法時，則當前棧變為另外一個StackFrame。Stack的大小是由兩種類 型，固定和動態的，動態型別的棧可以按照執行緒的需要分配。 下面兩張圖是關於棧之間關係以及棧和非堆記憶體的關係基本描述（來自
（2） Java堆是用來存放物件資訊的，和Stack不同，Stack代表著一種執行時的狀態。換句話說，棧是執行時單位，解決程式該如何執行的問題，而堆是儲存的單位， 解決資料儲存的問題。Heap是伴隨著JVM的啟動而建立，負責儲存所有物件例項和陣列的。堆的儲存空間和棧一樣是不需要連續的。
（3）程式計數暫存器，程式計數器（Program Counter Register）是一塊較小的記憶體空間，它的作用可以看做是當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。在虛擬機器的概念模型裡（僅是概念模型，各種虛擬機器可能會通過一些更高效的方式去實現），位元組碼直譯器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令，分支、迴圈、跳轉、異常處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。
由於Java 虛擬機器的多執行緒是通過執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的，在任何一個確定的時刻，一個處理器（對於多核處理器來說是一個核心）只會執行一條執行緒中的指令。因此，為了執行緒切換後能恢復到正確的執行位置，每條執行緒都需要有一個獨立的程式計數器，各條執行緒之間的計數器互不影響，獨立儲存，我們稱這類記憶體區域為“執行緒私有”的記憶體。如果執行緒正在執行的是一個Java 方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機器位元組碼指令的地址；如果正在執行的是Natvie 方法，這個計數器值則為空（Undefined）。此記憶體區域是唯一一個在Java 虛擬機器規範中沒有規定任何OutOfMemoryError 情況的區域。
（4）方法區域（Method Area），在Sun JDK中這塊區域對應的為PermanetGeneration，又稱為持久代。方法區域存放了所載入的類的資訊（名稱、修飾符等）、類中的靜態變數、類中定義為final型別的常量、類中的Field資訊、類中的方法資訊，當開發人員在程式中通過Class物件中的getName、isInterface等方法來獲取資訊時，這些資料都來源於方法區域，同時方法區域也是全域性共享的，在一定的條件下它也會被GC，當方法區域需要使用的記憶體超過其允許的大小時，會丟擲OutOfMemory的錯誤資訊。
（5）執行時常量池（Runtime Constant Pool），存放的為類中的固定的常量資訊、方法和Field的引用資訊等，其空間從方法區域中分配。