深入java虚拟机-JVM （java virture mechine）

编程语言的层级关系

文章目录

编程语言的层级关系
JVM内部结构
类加载器
执行引擎
Java栈、本地方法栈J
PC寄存器
方法区（元空间）
Java堆
直接内存

电脑硬件–>windows系统（C/C++）–>JVM虚拟机（C/C++）–>Java代码

JDK是工具包，JDK中包含jre，jre 就是JVM 虚拟机

JVM内部结构

绿色是功能区域（真正干活的），功能（类加载，垃圾回收，执行引擎）类加载是入口，执行引擎是出口。
橙色是线程共享区域，每个线程进来共享的区域（包括方法区、Java堆、直接内存（java1.4非阻塞NIO之后就没了）大小受电脑内存影响），类存放在方法区，相当于模板共享，根据模板创建类的实例对象，存在栈中。）
蓝色是线程私有区域，每个线程进来都会开辟一个栈，当线程执行完了，栈、本地方法栈、pc寄存器就会销毁。没法共有，直接销毁。

public class  Demo1(){   //Demo类属于模板 存在方法区，对象是类的实例public void demo1(String i){ //成员变量demo1是方法 存在栈中，形参i 是局部变量存在栈中Demo1 demo1 =  new Demo1();//Demo1为类  方法区//demo1 引用（指向 Java堆中对象的 引用地址） 栈中 //new Demo1() 类的实例 java堆中int i = 1 ;  //局部变量 栈中              }}

执行流程

类加载器

Bootstrap Class Loader C++写，JVM启动，加载Java基础类，对应的文件是%JRE_HOME/lib/
目录下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等
Extension Class Loader 继承URL ClassLoader 加载扩展类对应的文件是 %JRE_HOME/lib/ext 目录下的jar和class等
App Class Loader 继承URL Class Loader ,系统类加载器
对应的文件是应用程序classpath目录下的所有jar和class等

public class  Demo2(){  public  static void main(String[] args){System.out.println(HKSCS.class.getClassLoader());//bootstrap Class LoaderSystem.out.println(ZipInfo.class.getClassLoader());//Extension Class LoaderSystem.out.println(Demo2.class.getClassLoader());//App Class Loader}}

面试题：java双亲委派机制及作用 (类加载机制)

什么是双亲委派机制
当某个类加载器需要加载某个.class文件时，它首先把这个任务委托给他的上级类加载器，递归这个操作，如果上级的类加载器没有加载，自己才会去加载这个类
双亲委派机制的作用
1、防止重复加载同一个.class。通过委托去向上面问一问，加载过了，就不用再加载一遍。保证数据安全。防止把jdk中的类覆盖。
2、保证核心.class不能被篡改。通过委托方式，不会去篡改核心.class，即使篡改也不会去加载，即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。

执行引擎

作用 : 执行编译后的字节码指令.
主要的执行技术有 : 解释执行，即时编译执行，自适应优化执行, 芯片级直接执行
（1）解释：属于第一代JVM；
（2）即时编译：JIT属于第二代JVM；
（3）自适应优化：（目前Sun的HotspotJVM采用这种技术）吸取第一代JVM和第二代JVM的经验，采用两者结合的方式。
开始对所有的代码都采取解释执行的方式，
并监视代码执行情况，然后对那些经常调用的方法启动一个后台线程，将其编译为本地代码，并进行仔细优化。
若方法不再频繁使用，则取消编译过的代码，仍对其进行解释执行；
（4）芯片级直接执行：内嵌在芯片上，用本地方法执行Java字节码。

Java栈、本地方法栈J

两者合并为栈，主要存放动态链接、局部变量等信息，线程创建的时候，就创建栈

因为只有一个进口和出口，栈中的方法是现进后出，

方法出口是指每执行完一个方法之后要回到调用此方法的前一个方法中，理解很抽象。

本地方法栈作用 : 用于本地方法调用, JDK源码中好多使用了Native关键字, 也就是调用底层C语言编写的方法.，这种方法是实现类的方法，但是没有方法体。合并之后存在栈中

栈中放置以下内容

栈中存放基本类型的原值和引用类型的地址值.
基本类型包括：byte,short,int,long,char,float,double,Boolean,returnAddress 引用类型包括：类类型，接口类型和数组,方法的实例

PC寄存器

作用 : 每个线程启动的时候，都会创建一个PC寄存器。保存下一条将要执行的指令地址. PC寄存器的内容总是指向下一条将被执行指令的地址，这里的地址可以是一个本地指针，也可以是在方法区中相对应于该方法起始指令的偏移量。

以下为线程共享区

方法区（元空间）

jdk1.8之后就改名为元空间，不再占JVM的内存（１／４内存条）了，直接占内存条（１６Ｇ）的内存。所以１.８之后就不会溢出

作用 : Java方法区和堆一样，方法区是一块所有线程共享的内存区域，他保存系统的类信息。比如类的字段、方法名(方法的模板,不是真实的方法)、常量池等。
方法区的大小决定系统可以保存多少个类。如果系统定义太多的类，导致方法区溢出。虚拟机同样会抛出内存溢出的错误。

Java堆

堆,栈,方法区之间的关系图:

堆的内部结构(垃圾回收复制算法)

直接内存

作用 : 提高一些场景中的性能.
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java 虚拟机规范中农定义的内存区域。在JDK1.4 中新加入了NIO(New Input/Output)类，引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区（Buffer）的I/O 方式，它可以使用native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
本机直接内存的分配不会受到Java 堆大小的限制，受到本机总内存大小限制
配置虚拟机参数时，不要忽略直接内存防止出现OutOfMemoryError异常
直接内存（堆外内存）与堆内存比较
直接内存申请空间耗费更高的性能，当频繁申请到一定量时尤为明显直接内存IO读写的性能要优于普通的堆内存，在多次读写操作的情况下差异明显

未完待续……