JAVA虛擬機器JVM工作原理
JAVA虛擬機器JVM工作原理
https://blog.csdn.net/leftfist/article/details/85131366
提起JAVA，都知道它有個虛擬機器，因此可以跨平臺，一次編寫，到處執行。但具體原理是咋樣的？身為JAVA小白，豈可不知！
一、原理
二、結構
1、類載入器
2、執行引擎
3、執行時資料區域
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一、原理
JVM實現了JAVA語言最重要的特徵：平臺無關性。其原理：java程式並不直接在作業系統上執行，而是由JVM執行。JVM遮蔽了與具體平臺相關的資訊，使得JAVA程式只需編譯成適應JVM，可以在JVM上執行的目的碼（.class）就行，JVM再負責解釋成具體平臺的機器指令執行。同時，JVM還會進行安全檢查，是java程式的安全檢驗引擎。
二、結構
JVM由三大部分組成：
1、類載入器
2、執行引擎
3、執行時資料區域
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1、類載入器
具體作用就是將.class檔案載入到jvm虛擬機器中去，程式就可以正確運行了。但是，jvm啟動的時候，並不會一次性載入所有的.class檔案，而是根據需要去動態載入。
類的載入過程採用雙親委派模型：
1）當前類載入器首先檢查自己的載入清單，如果存在該類，則返回之； 2）如果沒找到，委託父類載入器去載入；父類載入器重複動作1，遞迴至祖宗bootstrap ClassLoder（我靠，bootstrap，還以為是前端框架呢。bootstrap，引導之意）； 3）都沒有，仍然由當前類載入器載入，並納入自己快取中。
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採用雙親委派模型，目的在於更好的保證Java平臺的安全。所謂的安全，是指java的核心類被使用者自己編寫的類所替換。由於核心類在虛擬機器初始化時就已載入，而每次載入類前先檢查是否存在，所以可以避免核心類被替換。
各種類載入器：
Bootstrap class loader： 父類
當執行 java 虛擬機器時，這個類載入器被建立，它負責載入虛擬機器的核心類庫，如 java.lang.* 等。例如 java.lang.Object 就是由根類載入器載入的。需要注意的是，這個類載入器不是用 java 語言寫的，而是用 C/C++ 寫的。
Extension class loader:
這個載入器加載出了基本 API 之外的一些拓展類。
AppClass Loader（SystemAppClass）:
載入應用程式和程式設計師自定義的類。
2、執行引擎
作用： 執行java編譯好的位元組碼，或者執行本地方法
3、執行時資料區域
JVM 執行時資料區域 (JVM Runtime Area) 其實就是指 JVM 在執行期間，其對JVM記憶體空間的劃分和分配。JVM在執行時將資料劃分為6個區域來儲存：
Program Counter (PC) Register：程式計數器
Java Virtual Machine Stacks：Java虛擬機器棧
Heap Memory：堆記憶體
Method Area：方法區
Run-time Constant Pool：執行時常量池
Native Method Stacks：本地方法棧
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我們寫的所有程式都被載入到這裡，按不同類別存放在
堆記憶體
Java虛擬機器棧
本地方法棧
程式計數器
方法區
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1）從執行緒的角度理解Java Runtime Area
a.執行緒私有：程式計數器 Java虛擬機器棧 本地方法棧，生命週期與執行緒一致；
這3個記憶體區域是不需要進行垃圾回收的。因為他們的生命週期是和執行緒同步的，隨著執行緒的銷燬，他們佔用的記憶體會自動釋放。
b.執行緒共享：堆記憶體，方法區，執行時常量池，生命週期與JVM一致。
方法區和堆記憶體需要進行垃圾回收，回收的物件就是那些不存在任何引用的物件。
2）從儲存內容理解Java Runtime Area
方法區和常量池儲存類的資訊
堆記憶體儲存物件資訊
程式計數器，Java虛擬機器棧，本地方法棧儲存執行緒的資訊
3）堆記憶體、方法區和執行時常量
方法區的作用是儲存 Java 類的結構資訊，當我們建立物件例項後，物件的型別資訊儲存在方法堆之中，例項資料存放在堆記憶體中；
執行時常量池是方法區的一部分，所以也是全域性共享的。其作用是儲存 Java 類檔案常量池中的符號資訊。
class 檔案中存在常量池(非執行時常量池)，其在編譯階段就已經確定；JVM 規範對 class 檔案結構有著嚴格的規範，必須符合此規範的 class 檔案才會被 JVM 認可和裝載。
執行時常量池 中儲存著一些 class 檔案中描述的符號引用，同時還會將這些符號引用所翻譯出來的直接引用儲存在 執行時常量池 中。
執行時常量池相對於 class 常量池一大特徵就是其具有動態性，Java 規範並不要求常量只能在執行時才產生，也就是說執行時常量池中的內容並不全部來自 class 常量池，class 常量池並非執行時常量池的唯一資料輸入口；在執行時可以通過程式碼生成常量並將其放入執行時常量池中。
同方法區一樣，當執行時常量池無法申請到新的記憶體時，將丟擲 OutOfMemoryError 異常。
4）直接記憶體（Direct Memory）
直接記憶體並不是JVM管理的記憶體，而是JVM以外的機器記憶體。比如，你有4G的記憶體，JVM佔用了1G，則其餘的3G就是直接記憶體。
JDK中有一種基於通道（Channel）和緩衝區（Buffer）的記憶體分配方式，將由C語言實現的native函式庫分配在直接記憶體中，用儲存在JVM堆中的DirectByteBuffer來引用。由於直接記憶體收到本機器記憶體的限制，所以也可能出現OutOfMemoryError的異常