JVM整体架构，你了解吗

深碍√TFBOYSˉ_ 2023-01-23 08:53 280阅读 0赞

## JVM整体架构 ##

根据 JVM 规范，JVM 内存共分为**方法区**、**堆**、**虚拟机栈**、**本地方法栈**、**程序计数器**五个部分。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
JVM分为五大模块：  
类装载器子系统 、 运行时数据区 、 执行引擎 、 本地方法接口 和 垃圾收集模块  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
如上图所示，JVM 主要分为三个子系统：类加载器、运行时数据区和执行引擎。

## 1. 类装载器子系统 ##

它主要功能是处理类的动态加载，还有链接，并且在第一次引用类时进行初始化。

**Loading - 加载**，顾名思义，用于加载类，它有三种类加载器，根据双亲委托模型，从不同路径进行加载：

*  Bootstrap ClassLoader - 加载 rt.jar 核心类库，是优先级最高的加载器
 *  Extension ClassLoader - 负责加载 jre\\lib\\ext 文件夹中的类
 *  Application ClassLoader -负责加载CLASSPATH 指定的类库

**Linking - 链接**，动态链接到运行时所需的资源，分为三步：

*  Verify - 验证：验证生成的字节码是否正确
 *  Prepare - 准备：为所有静态变量，分配内存并赋予默认值
 *  Resolve - 解析：将 class 文件常量池中所有对内存的符号引用，替换成到方法区的直接引用

**Initialization - 类初始化**，类加载的最后阶段，这里对静态变量进行赋值，并执行静态块。（注意区分对象初始化）

## 2. 运行时数据区 ##

Java 虚拟机有自动内存管理机制，如果出现内存方面的问题，排查错误就必须要了解虚拟机是怎样使用内存的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
**Java7和Java8内存结构的不同主要体现在方法区的实现**  
方法区是java虚拟机规范中定义的一种概念上的区域，不同的厂商可以对虚拟机进行不同的实现。

我们通常使用的Java SE都是由Sun JDK和OpenJDK所提供，这也是应用最广泛的版本。而该版本使用的VM就是HotSpot VM。通常情况下，我们所讲的java虚拟机指的就是HotSpot的版本。

**JDK7 内存结构**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
**JDK8 的内存结构**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
针对JDK8虚拟机内存详解  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
**JDK7和JDK8变化小结**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
**线程私有的：**  
①程序计数器  
②虚拟机栈  
③本地方法栈

**线程共享的：**  
①堆  
②方法区  
直接内存(非运行时数据区的一部分)

*  **PC 寄存器（程序计数器）**：保存正在执行的字节码指令的地址
 *  **栈**：在方法调用时，创建一个叫**栈帧**的数据结构，用于存储局部变量和部分过程的结果，**栈帧**由以下几部分组成：  
    **局部变量表**：存储方法调用时传递的参数，从0开始存储this、方法参数、局部变量  
    **操作数栈**：执行中间操作，存储从局部变量表或对象实例字段复制的常量或变量值，以及操作结果，另外，还用来准备被调用方法的参数和接受方法调用的返回结果  
    **动态链接**：一个指向运行时常量池的引用，将 class 文件中的符号引用（描述一个方法调用了其他方法或访问成员变量）转为直接引用  
    **方法返回地址**：方法正常退出或抛出异常退出，返回方法被调用的位置
 *  **堆**：存储类实例对象和数组对象，垃圾回收的主要区域
 *  **方法区**：也被称为**元空间**，还有个别名 **non-heap（非堆）**，使用本地内存存储 class meta-data 元数据（运行时常量池，字段和方法的数据，构造函数和方法的字节码等），在 **JDK 8** 中，把 interned String 和类静态变量移动到了 Java 堆
 *  **本地方法栈**：与 JVM 栈类似，只不过服务于 Native 方法

## 3. 执行引擎 ##

运行时数据区存储着要执行的字节码，执行引擎将会读取并逐个执行。

**Interpreter - 解释器**，它对字节码的解释很快，但执行慢，有个缺点是，当方法被多次调用时，每次都需要重新解释。

**JIT Compiler- JIT编译器**， 解决了解释器的缺点，仍使用解释器来转换字节代码，但发现有代码重复执行时，会使用 JIT 编译器，将整个字节码编译成本地代码，将本地代码用于重复调用，从而提高系统的性能，有以下几部分组成：

*  中间代码生成器 - 生成中间代码 代码优化器
 *  负责优化上面生成的中间代码 目标代码生成器
 *  负责生成机器代码或本地代码
 *  Profiler 一个特殊组件，负责查找热点，判断该方法是否被多次调用

## 4. Garbage Collector- 垃圾收集器 ##

收集和删除未引用的对象。

另外，还包括执行引擎所需的**本地库**(Native Method Libraries)和与其交互的 **JNI 接口**(Java Native Interface)。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221004/e18d88ff45a24be7b78f293b685e961f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221004/7e33b1a8b25e4039a16a59c0a7a0c9cb.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221004/7dfaf012b89d4df3a73f63f5147de0a0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20221004/2db3a7514bcd43588a8a79d625283605.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20221004/8e52c03fa06c4d2488d0a691668739ad.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20221004/bfe048286fa040cda394617cd9355c79.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20221004/6aa66829c2634cc48eb9e3314c3b08ce.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI2NjA0NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20221004/64e0033c13a444a9af316c098dfeddf6.png