JVM底層原理分析

JVM的內存模型很多人都看過，周志明老師的《深入理解Java虛擬機》已經解釋的很清楚了。但是只限於概念性的知識，關於底層的原理並沒有做深入的闡述，下面我們通過一個實例代碼來分析JVM內存模型之間的聯繫與各模塊之間的底層原理，底層比較複雜，可能篇幅有點長，請耐心閱讀，一定給你講透徹，閱讀本文建議同《深入理解JVM》這本書一起參考。

此處先上一段代碼，以下通過代碼逐步分析：

public class Math {
	public int compute(){          //一個方法對應一塊棧幀內存區域
		int a=1;
		int b=2;
		int c=(a+b)*10;
		return c;
	}
	public static void main(String[] args) {
		Math math=new Math();
		math.compute();
	}
}

這段代碼生成的字節碼文件如下：

Compiled from "Math.java"
public class com.lucas.Demo1.Math {
  public static final java.lang.Integer CONATANT;

  public com.lucas.Demo1.Math();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public int compute();
    Code:
       0: iconst_1
       1: istore_1
       2: iconst_2
       3: istore_2
       4: iload_1
       5: iload_2
       6: iadd
       7: bipush        10
       9: imul
      10: istore_3
      11: iload_3
      12: ireturn

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #2                  // class com/lucas/Demo1/Math
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
       7: astore_1
       8: aload_1
       9: invokevirtual #4                  // Method compute:()I
      12: pop
      13: return

  static {};
    Code:
       0: sipush        666
       3: invokestatic  #5                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
       6: putstatic     #6                  // Field CONATANT:Ljava/lang/Integer;
       9: return
}

還是先上最經典的那一幅JVM內存模型圖：

我們先來分析虛擬機棧的內存結構（圖中箭頭可以不考慮，只是局部的圖）：

以上圖片的名詞在此不做解釋，默認讀者已經知道，我們主要探究每一塊區域的底層原理。

以上java在執行時，線程main在虛擬機棧內存中開闢一塊空間。每個方法按照順序依次進棧，每一個方法在執行時開闢一個棧幀，棧幀中存儲的信息見上圖。下面依次解釋每一個區域的作用：以下不講定義，只是以上面代碼爲實例，加上作者本人的理解，如有偏差，請自行取捨。

局部變量表：

故名思意就是存放局部變量的，以上代碼中，在 compute（） 方法創建的棧幀的局部變量表中存放的是：a,b,c三個局部變量，在 main() 方法創建的棧幀的局部變量表中存放的是 math這個變量。

操作數棧：

在作者的理解看來，操作數棧就是一箇中轉站。
對照前面的字節碼指令，我們可以很清晰的知道了每一步，虛擬機的底層幹了哪些事。
第一步，執行iconst命令
將一個常量加載到操作數棧
這時我們可以看到操作數棧中有2個常量 1 和 2；

第二步：執行字節碼指令istore，將整型類型值存入局部變量中，並將操作數棧的內存釋放出來。

第三步：執行字節碼指令：

    4: iload_1
    5: iload_2
    6: iadd
    7: bipush        10
    9: imul
    10: istore_3
    11: iload_3
    12: ireturn

:從局部變量中裝載第一個int類型的值到操作數棧

以上圖片難以準確的解釋程序執行時JVM的執行流程，建議研究以上字節碼文件，指令可查看字節碼指令手冊，其實研究JVM的工作流程，最好的方式就是研究字節碼文件。

動態連接區域：

筆者尚未徹底明白。。。歡迎朋友們給我留言，交流

筆者理解的JVM圖：

關於GC:

GC算法請參考我的另一篇文章：
https://blog.csdn.net/weixin_42146996/article/details/102571871

還是先上圖：

上圖我覺得已經解釋的很詳細了，筆者很懶，不想再多解釋了