1   JVM整體架構

2   JVM類載入器

3   JVM記憶體結構

4   JVM執行引擎

1  JVM整體架構

•   JVM(虛擬機器)：指以軟體的方式模擬具有完整硬體系統功能、執行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統 ，是物理機的軟體實   現。常用的虛擬機器有VMWare，Virtual Box，Java Virtual Machine

•   Java虛擬機器陣營：Sun HotSpot VM、BEA JRockit VM、IBM J9 VM、Azul VM、Apache Harmony、Google Dalvik VM、  Microsoft JVM...

•JVM由三個主要的子系統構成

       •類載入器子系統

       •執行時資料區（記憶體結構）

       •執行引擎

•Java執行時編譯原始碼(.java)成位元組碼，由jre執行。jre由java虛擬機器（jvm）實現。Jvm分析位元組碼，後解釋並執行

類載入過程

類載入過程

•類載入：類載入器將class檔案載入到虛擬機器的記憶體

•  載入：在硬碟上查詢並通過IO讀入位元組碼檔案

•  連線：執行校驗、準備、解析（可選）步驟

•  校驗：校驗位元組碼檔案的正確性

•  準備：給類的靜態變數分配記憶體，並賦予預設值

•  解析：類裝載器裝入類所引用的其他所有類

•  初始化：對類的靜態變數初始化為指定的值，執行靜態程式碼塊

類載入器種類

•  啟動類載入器：負責載入JRE的核心類庫，如jre目標下的rt.jar,charsets.jar等

•  擴充套件類載入器：負責載入JRE擴充套件目錄ext中JAR類包

•  系統類載入器：負責載入ClassPath路徑下的類包

•  使用者自定義載入器：負責載入使用者自定義路徑下的類包

類載入機制

•    全盤負責委託機制：當一個ClassLoader載入一個類時，除非顯示的使用另一個ClassLoader，該類所依賴和引用的類也由這    個ClassLoader載入

•    雙親委派機制

•雙親委派模式優勢

•  沙箱安全機制：自己寫的String.class類不會被載入，這樣便可以防止核心API庫被隨意篡改

•  避免類的重複載入：當父親已經載入了該類時，就沒有必要子ClassLoader再   載入一次

JVM記憶體結構

•本地方法棧(執行緒私有)：登記native方法，在Execution Engine執行時載入本地方法庫

•程式計數器（執行緒私有）：就是一個指標，指向方法區中的方法位元組碼（用來儲存指向下一條指令的地址,也即將要執行的指令程式碼），由執行引擎讀取下一條指令，是一個非常小的記憶體空間，幾乎可以忽略不記。

•方法區(執行緒共享)：類的所有欄位和方法位元組碼，以及一些特殊方法如建構函式，介面程式碼也在此定義。簡單說，所有定義的方法的資訊都儲存在該區域，靜態變數+常量+類資訊(構造方法/介面定義)+執行時常量池都存在方法區中，雖然Java虛擬機器規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做 Non-Heap（非堆），目的應該是與 Java 堆區分開來。

•Java棧（執行緒私有）： Java執行緒執行方法的記憶體模型，一個執行緒對應一個棧，每個方法在執行的同時都會建立一個棧幀（用於儲存區域性變量表，運算元棧，動態連結，方法出口等資訊）不存在垃圾回收問題，只要執行緒一結束該棧就釋放，生命週期和執行緒一致

• JVM對該區域規範了兩種異常：

1) 執行緒請求的棧深度大於虛擬機器棧所允許的深度，將丟擲StackOverFlowError異常

2) 若虛擬機器棧可動態擴充套件，當無法申請到足夠記憶體空間時將丟擲OutOfMemoryError，通過jvm引數–Xss指定棧空間，空間大小決定函式呼叫的深度

例項詳解Java棧

JVM記憶體結構

•棧+堆+方法區的互動關係

HotSpot是使用指標的方式來訪問物件

Java堆中會存放訪問類元資料的地址

reference儲存的就直接是物件的地址

堆(執行緒共享)：虛擬機器啟動時建立，用於存放物件例項，幾乎所有的物件（包含常量池）都在堆上分配記憶體，當物件無法再該空間申請到記憶體時將丟擲OutOfMemoryError異常。同時也是垃圾收集器管理的主要

•新生區

類誕生、成長、消亡的區域，一個類在這裡產生，應用，最後被垃圾回收器收集，結束生命。

新生區分為兩部分： 伊甸區（Eden space）和倖存者區（Survivor pace） ，所有的類都是在伊甸區被new出來的。倖存區有兩個： 0區（Survivor 0 space）和1區（Survivor 1 space）。當伊甸園的空間用完時，程式又需要建立物件，JVM的垃圾回收器將對伊甸園區進行垃圾回收(Minor GC)，將伊甸園區中的不再被其他物件所引用的物件進行銷燬。然後將伊甸園中的剩餘物件移動到倖存 0區。若倖存 0區也滿了，再對該區進行垃圾回收，然後移動到1區。那如果1區也滿了呢？

•老年區

新生區經過多次GC仍然存活的物件移動到老年區。若老年區也滿了，那麼這個時候將產生MajorGC（FullGC），進行老年區的記憶體清理。若老年區執行了Full GC之後發現依然無法進行物件的儲存，就會產生OOM異常“OutOfMemoryError”

元資料區：

元資料區取代了永久代(jdk1.8以前)，本質和永久代類似，都是對JVM規範中方法區的實現，區別在於元資料區並不在虛擬

機中，而是使用本地實體記憶體，永久代在虛擬機器中，永久代邏輯結構上屬於堆，但是物理上不屬於堆，

堆大小=新生代+老年代。元資料區也有可能發生OutOfMemory異常。

Jdk1.6及之前： 有永久代, 常量池在方法區

Jdk1.7：       有永久代，但已經逐步“去永久代”，常量池在堆

Jdk1.8及之後： 無永久代，常量池在元空間

元資料區的動態擴充套件：

預設–XX:MetaspaceSize值為21MB的高水位線。一旦觸及則Full GC將被觸發並解除安裝沒有用的

類（類對應的類載入器不再存活），然後高水位線將會重置。新的高水位線的值取決於GC後釋放的元空間。如果釋放

的空間少，這個高水位線則上升。如果釋放空間過多，則高水位線下降。

為什麼jdk1.8用元資料區取代了永久代？

官方解釋：移除永久代是為融合HotSpot JVM與 JRockit VM而做出的努力，因為JRockit沒有永久代，不需要配置永久代

JVM執行引擎

執行引擎：

讀取執行時資料區的Java位元組碼並逐個執行