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JVM 架構(gòu)解釋

每個(gè)Java開發(fā)者都知道通過JRE【Java運(yùn)行環(huán)境】執(zhí)行字節(jié)碼。

但是很多人都不知道JRE是JVM實(shí)現(xiàn)的事實(shí)。JVM負(fù)責(zé)執(zhí)行字節(jié)碼的分析

代碼的解釋和運(yùn)行。

我們應(yīng)該了解JVM的架構(gòu)，這對(duì)開發(fā)者來說是很重要的，這促進(jìn)我們更有效的

編寫代碼。在本文中，我們將深入學(xué)習(xí)有關(guān)JVM的架構(gòu)和JVM組件的區(qū)別。

什么是JVM？

虛擬機(jī)是物理機(jī)的一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)。

JAVA是基于WORA（一次編寫,到處運(yùn)行）的概念開發(fā)的，它運(yùn)行在虛擬機(jī)上。

編譯器將Java文件編譯成class文件，然后將class文件輸入到JVM，JVM加載并運(yùn)行class文件。

下面是JVM架構(gòu)圖：

JVM是如何工作的？

像上面圖表顯示那樣，JVM分成3個(gè)主要的子系統(tǒng)：

類加載器子系統(tǒng)

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

執(zhí)行引擎

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1、類加載器子系統(tǒng)

Java的動(dòng)態(tài)類加載功能是通過類加載子系統(tǒng)去處理的。

它并不是在編譯時(shí)候，而是在首次運(yùn)行時(shí)加載引用類時(shí)、連接并初始化類文件。

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1.1 加載

類通過該組件加載。通過引導(dǎo)類加載器，擴(kuò)展類加載器，應(yīng)用類加載器這三個(gè)類加載器幫助完成加載。

引導(dǎo)類加載器

負(fù)責(zé)從引導(dǎo)類路徑去加載類，除了rt.jar之外，沒其他別的jar。給予該加載器最高的優(yōu)先級(jí)。

擴(kuò)展類加載器

負(fù)責(zé)加載ext目錄（jre\lib）的類

應(yīng)用加載器

負(fù)責(zé)加載類路徑中應(yīng)用級(jí)別的類，path提到的環(huán)境變量，等等。

以上的類加載器在加載類文件的時(shí)候遵循委托層次算法。

1.2連接

驗(yàn)證-字節(jié)碼驗(yàn)證器驗(yàn)證生成的字節(jié)碼是否正確，如果驗(yàn)證失敗，我們將收到驗(yàn)證的錯(cuò)誤信息。

準(zhǔn)備-為所有的靜態(tài)變量分配內(nèi)存和默認(rèn)值

解析-用方法區(qū)的原始引用代替所有符號(hào)內(nèi)存引用。

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1.3 初始化

這是類加載的最后一個(gè)階段，此時(shí)所有的靜態(tài)變量都用原始值去賦值，并且將運(yùn)行靜態(tài)代碼塊。

2、運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域分成5個(gè)主要的組件：

方法區(qū)-所有類級(jí)的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在這里，包括靜態(tài)變量。

每個(gè)JVM只有一個(gè)方法區(qū)，它是一個(gè)共享資源。

堆區(qū)-所有的對(duì)象和對(duì)應(yīng)的實(shí)例變量以及數(shù)組都存儲(chǔ)在這里。

每個(gè)JVM只有一個(gè)堆區(qū)，由于方法區(qū)和堆區(qū)為多個(gè)線程共享內(nèi)存，所以

存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不是線程安全的。

棧區(qū)-為每個(gè)線程，創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的運(yùn)行時(shí)棧。為每個(gè)方法調(diào)用，在棧內(nèi)存創(chuàng)建一個(gè)條目，稱之為棧幀。所有本地變量都會(huì)在棧內(nèi)存中創(chuàng)建。由于它不是共享的資源，所有是線程安全的。

棧幀被分成3子實(shí)體

本地變量數(shù)組-涉及跟方法有關(guān)的本地變量和對(duì)應(yīng)的值都存儲(chǔ)在這里。

操作數(shù)棧-如果需要執(zhí)行中間操作，操作數(shù)堆棧作為運(yùn)行時(shí)工作區(qū)來執(zhí)行操作。

幀數(shù)據(jù)-所有和對(duì)應(yīng)方法的標(biāo)記都存儲(chǔ)在里面。在發(fā)生異常的情況下，捕捉塊信息在這里維護(hù)。

程序計(jì)數(shù)器寄存器--每個(gè)線程都有自己的程序計(jì)數(shù)器寄存器，持有當(dāng)前執(zhí)行指令的地址，一旦當(dāng)前指令執(zhí)行被運(yùn)行，下一個(gè)指令將會(huì)更新到程序計(jì)數(shù)器寄存器。

3、執(zhí)行引擎

字節(jié)碼被分配到執(zhí)行引擎執(zhí)行的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)。執(zhí)行引擎一塊一塊的讀取字節(jié)碼并執(zhí)行。

解釋器-解釋器解釋字節(jié)碼很快，但是執(zhí)行的很慢。解釋器的缺點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)方法被調(diào)用多次，每次都需要一個(gè)新的解釋。

JIT編譯器-JIT彌補(bǔ)了解釋器的缺點(diǎn)。執(zhí)行引擎將利用解釋器轉(zhuǎn)換字節(jié)碼，但是當(dāng)他找到重復(fù)的編碼，它就使用編譯器。編譯器編譯全部的字節(jié)碼并變成本地代碼

這些本地碼將直接被方法調(diào)用重復(fù)地使用，這就改善了系統(tǒng)的性能。

中間代碼生成器-生成中間代碼。

代碼優(yōu)化器-負(fù)責(zé)優(yōu)化上面生成的代碼

目標(biāo)代碼生成器-負(fù)責(zé)生成機(jī)器碼或者本地代碼

分析器-一個(gè)特殊的組件，負(fù)責(zé)尋找hotspots,即是否方法被調(diào)用多次。

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垃圾收集器：收集和清除未被引用的對(duì)象，可以通過System.gc()觸發(fā)垃圾回收，但是不保證一定執(zhí)行。創(chuàng)建收集對(duì)象的JVM垃圾收集。

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Java Native Interface (JNI)：JNI和本地方法庫互動(dòng)，特供本地庫所需的執(zhí)行引擎。

Native Method Libraries: 這是執(zhí)行引擎所需的本地方法的一個(gè)集合

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本文為在下翻譯外文的處女作，水平有限，翻譯不恰當(dāng)之處，煩請讀者指正！

原文地址：https://dzone.com/articles/jvm-architecture-explained

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轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/benz001/blog/2990014

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的jvm(Java virtual machine) JVM架构解释的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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