Java虛擬機器體系結構概述
Java虛擬機器是什麼
要理解Java虛擬機器，你必須意識到，當你說“Java虛擬機器”時，可能指的是如下三種不同的東西：
- 抽象規範
- 一個具體的實現
- 一個執行中的虛擬機器例項
Java虛擬機器抽象規範僅僅是個概念。該規範的具體實現，可能來自多個提供商，並存在多個平臺上。它或者完全用軟體實現，或者以硬體和軟體相結合的方式來實現。當執行一個Java程式的同時，也就在運行了一個Java虛擬機器例項。
Java虛擬機器的生命週期
一個執行時的Java虛擬機器例項的天職就是：負責執行一個Java程式。當啟動一個Java程式時，一個虛擬機器例項也就誕生了。當該程式關閉推出，這個虛擬機器例項也就隨之消亡。每個Java程式都執行在於自己的Java虛擬機器例項中。Java虛擬機器例項通過呼叫某個初始類的main()方法來執行一個Java程式。而這個main()方法必須是public,static,返回值為void。main()方法作為該程式初始執行緒的起點，任何其他的執行緒都是由這個初始執行緒啟動的。
Java虛擬機器內部有兩種執行緒：守護執行緒和非守護執行緒。守護執行緒通常由虛擬機器自己使用的，比如執行垃圾收集任務的執行緒。但是，Java程式也可以把它的建立的任何執行緒標記為守護執行緒。而Java程式中的初始執行緒，就是開始於main()的那個，是非守護執行緒。只要有非守護執行緒在執行，那麼這個Java程式也在繼續執行，只有該程式中所有的非守護執行緒都終止時，虛擬機器例項將自動退出。
Java虛擬機器的體系結構
Java虛擬機器的結構分為：類裝載子系統，執行時資料區，執行引擎，本地方法介面。其中執行時資料區又分為：方法區，堆，Java棧，PC暫存器，本地方法棧。
類裝載子系統
Java虛擬機器中，負責查詢並裝載型別的那部分稱為類裝載子系統。
Java虛擬機器有兩種類裝載器：啟動類裝載器和使用者自定義類裝載器。啟動類裝載器是Java虛擬機器實現的一部分。使用者自定義類裝載器是Java程式的一部分。
類裝載器的動作：
- 裝載---查詢並裝載型別的二進位制資料
- 連線---執行驗證，準備，以及解析（可選）
驗證：確保被匯入型別的正確性
準備：為類變數分配記憶體，並將其初始化為預設值
把型別中的符號引用換為直接引用 - 初始化---把類變數初始化為正確的初始值
方法區
在Java虛擬機器中，被裝載型別的資訊儲存在一個邏輯上被稱為方法區的記憶體中。當虛擬機器裝載某個型別時，它使用類裝載器定位相應的class檔案，然後讀入這個class檔案，然後將它傳輸到虛擬機器中，緊接著虛擬機器提取其中的型別資訊，並將這些資訊儲存到方法區。該型別中的類（靜態）變數同樣也是儲存在方法區中。方法區的大小不必固定，可以根據需要動態調整。方法區也可以被垃圾收集，因為虛擬機器允許通過使用者定義的類裝載器來動態擴充套件Java程式，因此，一些類也會成為“不再引用”的類。
對於每個裝載的型別，虛擬機器都會在方法區中儲存以下型別資訊：
- 這個型別的全限定名。
- 這個型別的直接超類的全限定名（除非是java.lang.Object,無超類）
- 這個型別是類型別還是介面型別。
- 這個型別的訪問修飾符（public,abstract ...)
- 任何直接超介面的全限定名的有序列表
除了上面列出的基本型別資訊外，虛擬機器還為每個被裝載的型別儲存以下資訊
- 該型別的常量池
- 欄位資訊
- 方法資訊
- 除了常量以外所有類（靜態）變數
- 一個到類ClassLoader的引用
- 一個到Class類的引用