JVM （一）内存与垃圾回收|JVM概述

本文主要是JVM的总体概述。

目录
 1 基本概念
 2 JVM整体结构
 3 JVM代码执行流程
 4 JVM架构模型
 5 JVM的生命周期

1 基本概念

• 虚拟机（Virtual Machine），就是一台虚拟的计算机。它是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令。
• 大体上，虚拟机可分为系统虚拟机(如VMware)和程序虚拟机（如java虚拟机）。
• JVM是运行在操作系统之上的，并没有和硬件有直接的交互.
• JVM特点：一次编译，到处运行；自动内存管理，自动垃圾回收

跨平台的语言java和跨语言的平台jvm
a.一次编译，到处运行:我们编写的程序是以.java结尾的源文件，经过编译生成字节码文件，所有平台的jvm都遵守jvm的规范，故字节码文件可以在不同的平台上解释运行。

java-跨平台的语言
b.Java虚拟机根本不关心运行在其内部的程序到底是何种编程语言编写的，它只关心"字节码"文件
jvm-跨语言的平台

不同的JVM体系架构都会有所不同，我的JVM系列文章均围绕Hotspot 虚拟机来讲。

2 JVM整体结构

JVM的内部体系结构分为三部分，分别是：类装载器子系统，运行时数据区，和执行引擎。

• 类装载器子系统：将字节码装载到内存中，生成class对象
• 运行时数据区：在内存中，多线程共享堆和方法区，对java虚拟机栈，本地方法栈和程序计数器来说，每个线程独有一份。

• 执行引擎：分为解释器、JIT编译器、垃圾回收器，有将高级语言翻译成机器语言的作用

  
  JVM整体结构

3 JVM代码执行流程

• 先把 Java 代码编译成字节码，也就是把 .java 类型的文件编译成 .class 类型的文件。这个过程的大致执行流程：Java 源代码 -> 词法分析器 -> 语法分析器 -> 语义分析器 -> 字符码生成器 -> 最终生成字节码，其中任何一个节点执行失败就会造成编译失败；

• Java 虚拟机使用类加载器（Class Loader）装载 class 文件；
  类加载完成之后，会进行字节码效验，字节码效验通过之后 JVM 解释器会把字节码翻译成机器码交由操作系统执行。但不是所有代码都是解释执行的，JVM 对此做了优化，比如，以 Hotspot 虚拟机来说，它本身提供了 JIT（Just In Time）也就是我们通常所说的动态编译器，它能够在运行时将热点代码编译为机器码。

  
  java代码执行流程

4 JVM架构模型

• java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令架构，另一种指令架构是基于寄存器的指令架构。
• 由于跨平台的设计，java的指令都是根据栈来设计的，不同平台CPU架构不同，所以不能设计为基于寄存器的。
  栈：跨平台性、指令集小、指令多；执行性比寄存器差
  寄存器：指令集架构完全依赖硬件，可移植性差；性能优秀，执行高效

5 JVM的生命周期

①启动
通过引导类加载器（bootstrap class loader）创建一个初始类（initial class）来完成的，这个类是由虚拟机的具体实现指定的。

② 执行

• 一个运行中的java虚拟机有着一个清晰的任务：执行Java程序；
• 程序开始执行的时候他才运行，程序结束时他就停止；
• 执行一个所谓的Java程序的时候，真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。

③ 退出

• 程序正常执行结束
• 程序异常或错误而异常终止
• 操作系统错误导致终止
• 某线程调用Runtime类或System类的exit方法，或Runtime类的halt方法，并且java安全管理器也允许这次exit或halt操作
• 除此之外，JNI规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java虚拟机时，Java虚拟机的退出情况