jvm介紹

1.什麼事jvm?

JVM是java Virtual Machine(java虛擬機)縮寫,jvm是一種用於計算機設備的規範,它是一個虛構出來的計算機,是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的。java虛擬機包括一套字節碼指令集,一組寄存器,一個棧,一個垃圾回收堆和一個存儲方法域。JVM屏蔽了與具體操作系統平臺相關的信息,使java程序只需要生成在java虛擬機上運行的目標代碼,就可以在多種平臺上不加修改地運行。jvm在執行字節碼時,實際上最終就是把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。

java語言的一個非常重要的特點就是與平臺無關性。而使用java虛擬機是實現這一特點的關鍵。一般高級語言如果要在不同的平臺上運行,至少需要編譯成不同的目標代碼。而引入了java虛擬機後,java語言在不同平臺上運行時不需要重新編譯。java語言使用java虛擬機屏蔽了與具體平臺相關的信息,使得java語言編譯程序只需生成在java虛擬機上運行的目標代碼,就可以在多種平臺上不加修改地運行。java虛擬機在執行字節碼時,把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行,這就是java能夠一次編譯,到處運行的原因

2.jre/jdk/jvm 是什麼關係?

jre(java運行環境),也就是java平臺。所有java程序都要在jre下才能運行。普通用戶只需要運行已開發好的java程序,安裝JRE即可

jdk是程序開發者用來編譯,調試java程序用的開發工具包。jdk的工具也是java程序,也需要jre才能執行,爲了保持jdk的獨立性和完整性,在jdk的安裝過程中,jre也是安裝的一部分,所以,在jdk的安裝目錄下有一個名爲jre的目錄,用戶存放jre文件

jvm是jre的一部分,它是一個虛構出來的計算機,是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的,jvm有自己完善的硬件架構,如處理器,堆棧,寄存器等,

還有相應的指令系統,java語言最重要的特點就是跨平臺運行,使用jvm就是爲了支持與操作系統無關

3.jvm原理

jvm是java的核心和基礎,在java編譯器和ios平臺之間的虛擬處理器,它是一種利用軟件方法實現的抽象計算機基於下層的操作系統和硬件平臺,可以在上面運行自字節碼程序


java編譯器只要面向jvm,生成jvm能理解的代碼或字節碼文件,java源文件經編譯成字節碼程序,通過jvm將每一條指令編譯成不同平臺機器,通過特定的平臺運行

4.jvm執行程序的過程

1)加載class文件 2)管理並分配內存 3)執行垃圾收集

JRE(java運行環境)由jvm構造的java程序的運行環,也是java程序運行的環境,但是他同時一個系統的一個應用程序,因此它也有他自己的生命週期

也有自己的代碼和數據空間,jvm在整個jdk處於最底層,負責於操作系統的交互,用戶屏蔽操作系統環境,提供一個完整的java運行環境,因此也就虛擬機

5.jvm的生命週期

1)jvm實例對應了一個獨立運行的java程序,它是進程級別

a)啓動。啓動一個java程序時,一個jvm實例就產生了,任何一個擁有public static void main(String[] args[])函數的class都可以作爲jvm實例運行的起點

b)運行。main()作爲該程序初始線程的起點,任何其他線程均由該線程啓動。jvm內部有2中線程:守護線程和非守護線程。main()屬於非守護線程。守護線程是jvm自身使用,java程序也可以表明自己創建的線程是守護線程

c)消亡。當程序中的所有非守護線程終止時,jvm才退出;若安全管理器允許,程序也可以使用Runtime類或者System.exit()來退出

2)jvm執行引擎實例則對應了屬於用戶執行程序的線程它是線程級別的

6. JVM的體系結構
.類加載器(用來裝載.class文件)

.執行引擎(執行字節碼,或者執行本地方法)

.運行時數據區(方法區.堆.java棧.pc寄存器.本地方法棧)

7. JVM運行時數據區

第一塊:pc寄存器

pc寄存器是用於存儲每個線程下一步執行的jvm指令,如方法是native的,則pc寄存器中不存儲任何消息

第二塊:jvm棧

jvm棧是線程私有的,每個線程創建的同時都會創建jvm棧,jvm棧中存放的爲當前線程中局部基本類型變量(java中定義了八種基本類型:boolean.char.byte.short.int.short.int.long.float.double) ,

第三塊:堆(Heap)

它是JVM用來存儲對象實例以及數組值的區域,可以認爲Java中所有通過new創建的對象的內存都在此分配,Heap中的對象的內存需要等待GC進行回收。


(1) 堆是jvm中所有線程共享的,因此在其上進行對象內存的分配均需要進行加鎖,這也導致了new對象的開銷比較大的

(2)所有創建的object都將會存儲在新生代yong generation 中,如果yong generation 的數據在一次或多次GC後存活下來,那麼將會轉轉移到OldGeneration。新的Object總是創建在Eden Space

第四塊:方法區域

(1)在sun jdk這塊區域對應的稱爲持久代

第五塊:運行時常量池(Runtime Constant Pool)

存放的爲類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等,其空間從方法區域中分配。

第六塊:本地方法堆棧(Native Method Stacks)

JVM採用本地方法堆棧來支持native方法的執行,此區域用於存儲每個native方法調用的狀態。

8. JVM垃圾回收

GC (Garbage Collection)的基本原理:將內存中不再被使用的對象進行回收,GC中用於回收的方法稱爲收集器,由於GC需要消耗一些資源和時間,Java在對對象的生命週期特徵進行分析後,按照新生代、舊生代的方式來對對象進行收集,以儘可能的縮短GC對應用造成的暫停

(1)對新生代的對象的收集稱爲minor GC;

(2)對舊生代的對象的收集稱爲Full GC;

(3)程序中主動調用System.gc()強制執行的GC爲Full GC。

不同的對象引用類型, GC會採用不同的方法進行回收,JVM對象的引用分爲了四種類型:

(1)強引用:默認情況下,對象採用的均爲強引用(這個對象的實例沒有其他對象引用,GC時纔會被回收)

(2)軟引用:軟引用是Java中提供的一種比較適合於緩存場景的應用(只有在內存不夠用的情況下才會被GC)

(3)弱引用:在GC時一定會被GC回收

(4)虛引用:由於虛引用只是用來得知對象是否被GC


 

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