JVM运行机制

JVM运行机制 先了解jdk，jre，jvm 1.什么是JDK？

JDK 是 java development kit（java 开发工具包）的缩写。每个学 java的人都会先在机器上装一个JDK，那让我们看一下 JDK 的安装目录。在目录下面有六个文件夹、一个 src 类库源码压缩包、和其他几个声明文件。其中，真正在运行 java 时起作用的是以下四个文件夹：bin、include、lib、jre。JDK,JRE,JVM 三者关系概括如下：

现在我们可以看出这样一个关系，JDK 包含 JRE，而 JRE 包含 JVM。

• bin : 最主要的是编译器(javac.exe)

• include : java 和 JVM 交互用的头文件

• lib：类库

• jre:java 运行环境

（注意：这里的 bin、lib 文件夹和 jre 里的 bin、lib 是不同的）总的来说 JDK是用于 java 程序的开发,而 jre 则是只能运行 class 而没有编译的功能。eclipse、idea 等其他 IDE 有自己的编译器而不是用 JDK bin 目录中自带的，所以在安装时你会发现他们只要求你选 jre 路径就 ok 了。

2.什么是jre

JRE 是 JAVA 程序运行时需要的运行环境，就是说如果你光是运行 JAVA 程序而不是去搞开发的话，只安装 JRE 就能运行已经存在的 JAVA 程序了。JDk、JRE 内部都包含 JAVA 虚拟机 JVM，JAVA 虚拟机内部包含许多应用程序的类的解释器和类加载器等等。

3.什么是JVM？

JVM 是 Java Virtual Machine（Java 虚拟机）的缩写，它是由软件技术模拟出计算机运行的一个虚拟的计算机它是整个 java实现跨平台的最核心的部分，所有的 java 程序会首先被编译为.class 的类文件，这种类文件可以在虚拟机上执行，也就是说 class 并不直接与机器的 *** 作系统相对应，而是经过虚拟机间接与 *** 作系统交互，由虚拟机将程序解释给本地系统执行。JVM 是 Java 平台的基础，和实际的机器一样，它也有自己的指令集，并且在运行时 *** 作不同的内存区域。 JVM 通过抽象 *** 作系统和 CPU 结构，提供了一种与平台无关的代码执行方法，即与特殊的实现方法、主机硬件、主机 *** 作系统无关。JVM 的主要工作是解释自己的指令集（即字节码）到 CPU 的指令集或对应的系统调用，保护用户免被恶意程序骚扰。 通俗易懂的理解：JVM就是人与机器的翻译官，沟通的桥梁

JVM的生命周期

1. JVM在Java程序开始执行的时候，它才运行，程序结束的时它就停止。

2. 一个Java程序会开启一个JVM进程，如果一台机器上运行三个程序，那么就会有三个运行中的JVM进程。

3. JVM中的线程分为两种：守护线程和普通线程

4. 守护线程是JVM自己使用的线程，比如垃圾回收（GC）就是一个守护线程。

5. 普通线程一般是Java程序的线程，只要JVM中有普通线程在执行，那么JVM就不会停止。

6. 权限足够的话，可以调用exit()方法终止程序。

JVM的结构体系

方法区

保存装载的类信息

• 类型的常量池

• 字段，方法信息

• 方法字节码 通常和永久区(Perm)关联在一起

  在JDK6的时候字符串常量是放在方法区中，但是JDK7的时候就已经移到了堆中。所以从这方面来说方法区，堆中到底保存的是什么信息和jdk的版本有很大的关系。从一般意义上来说我们的方法区就是保存一些类的原信息。方法区通常和永久区（perm）关联在一起，保存一些相对稳定的数据。
  

PC寄存器

每个线程拥有一个PC寄存器，在线程创建的时候创建，pc寄存器总是指向下一条指令的地址，这样程序就知道下一步该干什么。在执行本地方法的时候，PC的值就是 undefined

java堆

1. 几乎所有对象都存放在其中，并且java堆完全是自动化管理的，通过垃圾回收机制，垃圾对象会自动清理，不需要时自动释放。

2. 根据垃圾回收机制不同，java堆可能有不同的结构。最为常见的就是将整个java堆分为新生代和老年代。其中新生代存放新生的对象或者年龄不大的对象，老年代则存放老年对象。
   新生代分为eden区、s0区、s1区，s0和s1也被称为from和to区域，它们是两块大小相等并且可以互换角色的空间。(复制算法)
   绝大多数情况下，对象首先分配在eden区，在新生代回收后，如果对象还存活，则会进入s0或者s1区，之后每经过一次新生代回收，如果对象存活，则它的年龄就加1，当对象达到一定年龄后，则进入老年代。

4. 直接内存
     java的NIO库允许java程序直接使用内存从而提高性能，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。

java栈

java栈是一个线程私有的内存空间，一个栈一般由三个部分组成：局部变量表， *** 作数栈和帧数据区。

1. 局部变量表：用于保存函数的参数及局部变量。
2. *** 作数栈：主要保存计算过程的中间结果，同时作为计算过程中变量临时的存储空间。
3. 帧数据区：除局部变量表和 *** 作数栈，栈还需要一些数据来支持常量池的解析，这里帧数据区保存着访问常量池的指针，方便程序访问常量池。
4. 另外，当函数返回或者出现异常时，虚拟机必须有一个异常处理表，方便发送异常的时候找到异常的代码，因此异常处理表也是帧数据区的一部分。

本地方法栈

和java栈类似，最大的不同是本地方法栈用于本地方法调用。java虚拟机允许java直接调用本地方法。(通常使用C编写),垃圾收集系统是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，开发人员无序手工清理。

垃圾回收机制

详讲地址：https://segmentfault.com/a/1190000038256027

回收机制算法

1. 标记－清除收集器
     这种收集器首先遍历对象图并标记可到达的对象，然后扫描堆栈以寻找未标记对象并释放它们的内存。这种收集器一般使用单线程工作并停止其他 *** 作。

2. 标记－压缩收集器
     有时也叫标记－清除－压缩收集器，与标记－清除收集器有相同的标记阶段。在第二阶段，则把标记对象复制到堆栈的新域中以便压缩堆栈。这种收集器也停止其他 *** 作。

3. 复制收集器
     这种收集器将堆栈分为两个域，常称为半空间。每次仅使用一半的空间，jvm生成的新对象则放在另一半空间中。gc运行时，它把可到达对象复制到另一半空间，从而压缩了堆栈。这种方法适用于短生存期的对象，持续复制长生存期的对象则导致效率降低。

4. 增量收集器
     增量收集器把堆栈分为多个域，每次仅从一个域收集垃圾。这会造成较小的应用程序中断。

5. 分代收集器
     这种收集器把堆栈分为两个或多个域，用以存放不同寿命的对象。jvm生成的新对象一般放在其中的某个域中。过一段时间，继续存在的对象将获得使用期并转入更长寿命的域中。分代收集器对不同的域使用不同的算法以优化性能。

jvm启动流程图

1.java虚拟机启动的命令是通过java +xxx(类名，这个类中要有main方法)或者javaw启动的。
2.执行命令后，系统第一步做的就是装载配置，会在当前路径中寻找jvm的config配置文件。
3.找到jvm的config配置文件之后会去定位jvm.dll这个文件。这个文件就是java虚拟机的主要实现。
4.当找到匹配当前版本的jvm.dll文件后，就会使用这个dll去初始化jvm虚拟机。获得相关的接口。之后找到main方法开始运行。

Java类加载机制

类的加载机制：https://zhuanlan.zhihu.com/p/25228545

写不下去了，自闭了

参考文章

• Java–JVM 运行流程：https://xie.infoq.cn/article/6777b0b7b92adf63c1c8f3c78
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/25713880
• https://juejin.cn/post/6844903909786402829#heading-0