0
点赞
收藏
分享

微信扫一扫

JVM详解——什么是JVM、JVM优点

殇感故事 2022-04-04 阅读 79
java后端

JVM详解——什么是JVM、JVM优点

最近在学习Java,经常在书中看到JVM这三个字母,那到底什么是JVM呢?

并且JVM的知识在Java面试中也是非常受面试官青睐的知识点,那对于JVM我们到底要掌握哪些呢?
在这里插入图片描述

1、JVM概念

JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写。

1.1、什么是Java虚拟机呢?Java虚拟机的好处是什么呢?

答: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虚拟机有自己完善的硬体架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。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(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。
简单来说JVM是用来解析和运行Java程序的。

Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够**“一次编译,到处运行”**的原因。

1.2、图解JVM

从Java平台的逻辑结构上来看,我们可以从下图来了解JVM:
在这里插入图片描述从上图能清晰看到Java平台包含的各个逻辑模块,也能了解到JDK与JRE的区别,对于JVM自身的物理结构,请看下图:

在这里插入图片描述

2、Java代码编译和执行过程

我们都知道,Java代码的编译是由Java源码编译器来完成,流程图如下所示:
在这里插入图片描述
经过以上步骤生成Java字节码文件(即常说的.class文件),Java字节码文件的执行就是由JVM(java虚拟机)执行引擎来完成,流程图如下所示:
在这里插入图片描述
Java代码编译和执行的整个过程包含了以下三个重要的机制:

  • Java源码编译机制
  • 类加载机制
  • 类执行机制

下面一个个来解释以上三个机制

2.1 Java源码编译机制

Java 源码编译由以下三个过程组成:

  • 分析和输入到符号表
  • 注解处理
  • 语义分析和生成class文件

流程图如下所示:
在这里插入图片描述

最后生成的class文件由以下部分组成:

  • 结构信息。包括class文件格式版本号及各部分的数量与大小的信息
  • 元数据。对应于Java源码中声明与常量的信息。包含类/继承的超类/实现的接口的声明信息、域与方法声明信息和常量池
  • 方法信息。对应Java源码中语句和表达式对应的信息。包含字节码、异常处理器表、求值栈与局部变量区大小、求值栈的类型记录、调试符号信息

2.2、类加载机制

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的,类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述:
在这里插入图片描述
1)Bootstrap ClassLoader

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class,由C++实现,不是ClassLoader子类

2)Extension ClassLoader

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包,包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

3)App ClassLoader

负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

4)Custom ClassLoader

属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader,如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader加载过程中会先检查类是否被已加载,检查顺序是自底向上,从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查,只要某个classloader已加载就视为已加载此类,保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下,也就是由上层来逐层尝试加载此类。

2.3、类执行机制

JVM是基于栈的体系结构来执行class字节码的。线程创建后,都会产生程序计数器(PC)和栈(Stack),程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量,栈中存放一个个栈帧,每个栈帧对应着每个方法的每次调用,而栈帧又是有局部变量区和操作数栈两部分组成,局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数,操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。栈的结构如下图所示:
在这里插入图片描述

3、JVM内存管理

3.1、JVM内存组成结构

JVM栈由堆、栈、本地方法栈、方法区等部分组成,结构图如下所示:
在这里插入图片描述
1)
所有通过new创建的对象的内存都在堆中分配,堆的大小可以通过-Xmx和-Xms来控制。堆被划分为新生代和旧生代,新生代又被进一步划分为Eden和Survivor区,最后Survivor由From Space和To Space组成,结构图如下所示:
在这里插入图片描述

  • 新生代。新建的对象都是用新生代分配内存,Eden空间不足的时候,会把存活的对象转移到Survivor中,新生代大小可以由-Xmn来控制,也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例
  • 旧生代。用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象
  • 持久带(Permanent Space)实现方法区,主要存放所有已加载的类信息,方法信息,常量池等等。可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定持久带初始化值和最大值。Permanent Space并不等同于方法区,只不过是Hotspot JVM用Permanent Space来实现方法区而已,有些虚拟机没有Permanent Space而用其他机制来实现方法区。

2)

每个线程执行每个方法的时候都会在栈中申请一个栈帧,每个栈帧包括局部变量区和操作数栈,用于存放此次方法调用过程中的临时变量、参数和中间结果。

-xss:设置每个线程的堆栈大小. JDK1.5+ 每个线程堆栈大小为 1M,一般来说如果栈不是很深的话, 1M 是绝对够用了的。

3)本地方法栈

用于支持native方法的执行,存储了每个native方法调用的状态。

4)方法区

存放了要加载的类信息、静态变量、final类型的常量、属性和方法信息。JVM用持久代(Permanet Generation)来存放方法区,可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定最小值和最大值。

3.2、图解JVM内存

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

JVM的知识点还有很多很多,一边学习,一边分享~

在这里插入图片描述

举报

相关推荐

0 条评论