Java虚拟机基础知识

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一、Java虚拟机定义

虚拟机是一种抽象化的计算机，通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机主要由字节码指令集、寄存器、栈、垃圾回收堆和存储方法域等构成。Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码，也就是字节码，就可以在多种平台上不加修改的运行。

二、Java虚拟机基本结构示意图

1、类加载

类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class信息，加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。

2、方法区

存放类信息、常量信息、常量池信息、字符串字面量和数字常量等。

3、Java堆

在Java虚拟机启动的时候建立Java堆，它是Java程序最主要的内存工作区域，几乎所有的对象实例都存放在Java堆中，堆空间是所有线程共享的。

4、直接内存

Java的NIO库允许Java程序使用直接内存，从而提高性能，通常直接内存速度会优于Java堆。读写频繁的场合可能会考虑使用。

5、Java栈

每个虚拟机线程都有一个私有的栈，一个线程的Java栈在线程创建的时候被创建，Java栈中保存着局部变量、方法参数、还有Java的调用方法和返回值等。

6、本地方法栈

与Java栈很类似，最大不同是本地方法栈用于本地方法调用。Java虚拟机运行Java直接调用本地方法

7、垃圾回收系统

Java的核心，也是必不可少的，Java有一套自己进行垃圾清理的机制，开发者无需手动清理。

8、PC寄存器

是每个线程私有的空间，Java虚拟机会为每个线程创建PC寄存器，在任意时刻，一个Java线程总是在执行一个方法，这个方法被称为当前方法，如果当前方法不是本地方法，PC寄存器就会执行当前正在被执行的指令，如果是本地方法，则PC寄存器的值为underfined、寄存器存放如当前执行环境指针、程序计数器、操作栈指针、计算的变量指针等信息。

9、执行引擎

虚拟机最核心的就是执行引擎，它负责执行虚拟机的字节码。一般用户先编译成机器码后执行。

 

三、运行机制简介

1、编译器将.java程序文件编译成.class字节码文件，.class文件是一段包含着虚拟机指令、程序和数据片段的二进制文件，及字节码；

2、JVM（解释器）将字节码处理后生成电脑可以直接执行的机器码，在特定的平台上运行