jvm系列之一：jvm结构

Dear 丶 2022-03-09 06:40 273阅读 0赞

## 前言： ##

> 好久没有写博客了， 去年10月份离职了，接着家里出了一些事情。所以在11月12进入了一家大数据公司，可惜还是做web端开发，没机会学习大数据，但是工作了5天，就被派到上海来出差了，还是长期出差····到现在还没有说过什么时候能回京。算了，天天在酒店住着，也是挺自由，只是公司派我一个人，有点孤单，哈哈 ~~ 最近又有很大的危机感， 老听说裁员的事情，所以还是好好学习，天天向上，时刻准备着找工作，好了言归正传

## 介绍： ##

> jvm 是面试几乎80%以上 的可能性会被问到的。 基本都会问问jvm结构 或者 jvm 中用到的垃圾回收算法，垃圾回收器，以及jvm怎么优化之类的。 接下来几篇博客，就简单的介绍一下这些问题，这里首先讲解一下JVM的结构。

##### JVM 简单结构 #####

简单找了一张图，直观的看一下JVM的大体结构（这里只是大体结构，没有很细，后续的几篇博客，会针对比较重要的做详细讲解）  
![jvm结构图][jvm]  
接下来，我们就对上图中的各个模块做个简单的介绍

##### 类加载子系统 #####

1、类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说，Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成java.lang.Class类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance()方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂，比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的，也可能是通过网络下载的。但第二次实例化一个类时，就从对应Class类newInstance()，不用每次都读取.class文件。 实例化类以后会存到方法区中，方法区中除了存类信息以外，还会存储数字常量和字符串常量等信息。

##### 方法区 #####

方法区与java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。虽然java虚拟机规范吧方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是他有一个别名叫做non-Heap（非堆），目的应该是与java堆区分开来。

##### java堆 #####

java堆被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动的时候创建，此内存区域的唯一目的就是存放对象实例。几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java虚拟机规范描述：所有对象实例以及数组都要在堆上分配。（但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析的组件成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了）。更细致一点的划分， java堆可以分为：新生代，老年代，永久代。新生代又可以划分为：eden空间，from survivor空间，to survivor空间，这些在接下来的篇章介绍。<另外：在堆内存中会有一份“永久代”内存，有逐渐取消的趋势，永久代的信息也会存到方法区，这个如果有兴趣，可以自己查查>

##### java栈 #####

与程序计数器一样，java虚拟机栈也是线程私有的，他的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。主要存储：基本数据类型（boolean、 byte、char、short、int、float、long、double），对象引用（根据不用虚拟机的实现，他可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他榆次对象相关的位置），returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）

##### 直接内存 #####

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，然后通脱一个存储在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

##### 本地方法栈 #####

本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行java方法（也就是字节码）服务，本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现他。甚至有的虚拟机（譬如Sun HotSpot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样。本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常

##### 垃圾回收系统 #####

垃圾回收系统是java虚拟机的重要组成部分，垃圾回收器可以对方法区，java堆和直接内存进行回收，其中，java堆是垃圾收集器的工作重点，因为java语言垃圾回收都是隐式的，都是垃圾回收系统在后头默默工作

##### pc寄存器(程序计数器) #####

这是最快的存储区，因为它位于不同于其他存储区的地方——处理器内部。但是寄存器的数量极其有限，所以寄存器由编译器根据需求进行分配。你不能直接控制，也不能在程序中感觉到寄存器存在的任何迹象。

\------最快的存储区, 由编译器根据需求进行分配,我们在程序中无法控制.

博客参考；尚学堂视频 & 深入理解jvm虚拟机第三版

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