前言

? JVM一直是java知識(shí)里面進(jìn)階階段的重要部分，如果希望在java領(lǐng)域研究的更深入，則JVM則是如論如何也避開(kāi)不了的話(huà)題，本系列試圖通過(guò)簡(jiǎn)潔易讀的方式，講解JVM必要的知識(shí)點(diǎn)。

運(yùn)行流程

? 我們都知道java一直宣傳的口號(hào)是：一次編譯，到處運(yùn)行。那么它如何實(shí)現(xiàn)的呢？我們看下圖：

? java程序經(jīng)過(guò)一次編譯之后，將java代碼編譯為字節(jié)碼也就是class文件，然后在不同的操作系統(tǒng)上依靠不同的java虛擬機(jī)進(jìn)行解釋，最后再轉(zhuǎn)換為不同平臺(tái)的機(jī)器碼，最終得到執(zhí)行。這樣我們是不是可以推演，如果要在mac系統(tǒng)上運(yùn)行，是不是只需要安裝mac java虛擬機(jī)就行了。那么了解了這個(gè)基本原理后，我們嘗試去做更深的研究，一個(gè)普通的java程序它的執(zhí)行流程到底是怎樣的呢？例如我們寫(xiě)了一段這樣的代碼：

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.print("Hello world"); } }

這段程序從編譯到運(yùn)行，最終打印出“Hello world”中間經(jīng)過(guò)了哪些步驟呢？我們直接上圖：

? java代碼通過(guò)編譯之后生成字節(jié)碼文件（class文件），通過(guò)：java HelloWorld執(zhí)行，此時(shí)java根據(jù)系統(tǒng)版本找到j(luò)vm.cfg，各位可以搜索一下自己電腦上的jvm.cfg文件在哪，它會(huì)根據(jù)你的系統(tǒng)版本放在不同的位置，比如我的這個(gè)文件就在：C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\lib\amd64\jvm.cfg，打開(kāi)看一下：

? 這是我電腦上的文件，其中-server KNOWN就表示名稱(chēng)為server的jvm可用。如果這時(shí)你搜索一下你電腦上jvm.dll，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)它一定在你的某個(gè)server目錄下，比如我的：C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_101\jre\bin\server\jvm.dll。簡(jiǎn)而言之就是通過(guò)jvm.cfg文件找到對(duì)應(yīng)的jvm.dll，jvm.dll則是java虛擬機(jī)的主要實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)會(huì)初始化JVM,并且獲取JNI接口，什么是JNI接口，就是java本地接口，你想啊java被編譯成了class文件，JVM怎么從硬盤(pán)上找到這個(gè)文件并裝載到JVM里呢，就是通過(guò)JNI接口（它還常用于java與操作系統(tǒng)、硬件交互），找到class文件后并裝載進(jìn)JVM，然后找到main方法，最后執(zhí)行。

JVM基本結(jié)構(gòu)

? 可能通過(guò)上面的描述，大家對(duì)JVM運(yùn)行流程有了一個(gè)粗略的認(rèn)識(shí)，那么JVM內(nèi)部到底是怎么執(zhí)行一個(gè)class文件的呢，也就是上圖中最后一步第6步的內(nèi)部細(xì)節(jié)是怎樣的呢？要了解這個(gè)問(wèn)題，我們首先得看一下JVM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

? 從這個(gè)結(jié)構(gòu)不難看出，class文件被jvm裝載以后，經(jīng)過(guò)jvm的內(nèi)存空間調(diào)配，最終是由執(zhí)行引擎完成class文件的執(zhí)行。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程還有其他角色模塊的協(xié)助，這些模塊協(xié)同配合才能讓一個(gè)java程序成功的運(yùn)行，下面就詳細(xì)介紹這些模板，它們也是后面學(xué)習(xí)jvm最重要的部分。

內(nèi)存空間：

JVM內(nèi)存空間包含：方法區(qū)、java堆、java棧、本地方法棧。

方法區(qū)是各個(gè)線(xiàn)程共享的區(qū)域，存放類(lèi)信息、常量、靜態(tài)變量。

java堆也是線(xiàn)程共享的區(qū)域，我們的類(lèi)的實(shí)例就放在這個(gè)區(qū)域，可以想象你的一個(gè)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生很多實(shí)例，因此java堆的空間也是最大的。如果java堆空間不足了，程序會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

java棧是每個(gè)線(xiàn)程私有的區(qū)域，它的生命周期與線(xiàn)程相同，一個(gè)線(xiàn)程對(duì)應(yīng)一個(gè)java棧，每執(zhí)行一個(gè)方法就會(huì)往棧中壓入一個(gè)元素，這個(gè)元素叫“棧幀”，而棧幀中包括了方法中的局部變量、用于存放中間狀態(tài)值的操作棧，這里面有很多細(xì)節(jié)，我們以后再講。如果java棧空間不足了，程序會(huì)拋出StackOverflowError異常，想一想什么情況下會(huì)容易產(chǎn)生這個(gè)錯(cuò)誤，對(duì)，遞歸，遞歸如果深度很深，就會(huì)執(zhí)行大量的方法，方法越多java棧的占用空間越大。

本地方法棧角色和java棧類(lèi)似，只不過(guò)它是用來(lái)表示執(zhí)行本地方法的，本地方法棧存放的方法調(diào)用本地方法接口，最終調(diào)用本地方法庫(kù)，實(shí)現(xiàn)與操作系統(tǒng)、硬件交互的目的。

PC寄存器，說(shuō)到這里我們的類(lèi)已經(jīng)加載了，實(shí)例對(duì)象、方法、靜態(tài)變量都去了自己改去的地方，那么問(wèn)題來(lái)了，程序該怎么執(zhí)行，哪個(gè)方法先執(zhí)行，哪個(gè)方法后執(zhí)行，這些指令執(zhí)行的順序就是PC寄存器在管，它的作用就是控制程序指令的執(zhí)行順序。

執(zhí)行引擎當(dāng)然就是根據(jù)PC寄存器調(diào)配的指令順序，依次執(zhí)行程序指令。

結(jié)語(yǔ)

? 本文主要介紹了java虛擬機(jī)運(yùn)行的基本流程，以及java虛擬機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。下一篇我們將學(xué)習(xí)java內(nèi)存模型以及探索java變量的可見(jiàn)性、有序性、指令重排等問(wèn)題。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/eer123/p/8542033.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JVM学习--(一)基本原理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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