一、JVM的组成部分
我们先把JVM这个虚拟机实现机制画出来,例如以下图所看到的:
从这个图中能够看到,JVM是执行在操作系统之上的,它与硬件没有直接的交互。
我们再来看下JVM有哪些组
成部分,例如以下图所看到的:
1、 Class Loader 类载入器
类载入器的作用是载入类文件到内存,比方编写一个HelloWord.java程序,然后通过javac编译成class文件。
那怎么才干载入到内存中被运行呢?Class Loader承担的就是这个责任。那不可能随便建立一个.class文件就能
被载入的,Class Loader载入的class文件是有格式要求。在《JVM Specification》中式这样定义Class文件的
结构:
ClassFile {
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 constant_pool_count;
cp_infoconstant_pool[constant_pool_count-1];
u2 access_flags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 interfaces_count;
u2 interfaces[interfaces_count];
u2 fields_count;
field_info fields[fields_count];
u2 methods_count;
method_info methods[methods_count];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
友情提示:Class Loader仅仅管载入,仅仅要符合文件结构就载入,至于说能不能执行,则不是它负责的,那是
由Execution Engine负责的。
2、 Execution Engine 运行引擎
运行引擎也叫做解释器(Interpreter),负责解释命令。提交操作系统运行。
3、Native Interface本地接口
本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用。它的初衷是融合C/C++程序。Java诞生的时候是C/C++横行的时候,要想立足,必须有一个聪明的、睿智的调用C/C++程序,于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码。它的详细做法是Native Method Stack中登记native方法。在Execution Engine运行时载入native libraies。眼下该方法使用的是越来越少了,除非是与硬件有关的应用,比方通过Java程序驱动打印机。或者Java系统管理生产设备。在企业级应用中已经比較少见,由于如今的异构领域间的通信非常发达,比方能够使用Socket通信。也能够使用Web
Service等等,不多做介绍。
4、 Runtimedata area执行数据区
执行数据区是整个JVM的重点。我们全部写的程序都被载入到这里,之后才開始执行,Java生态系统如此的繁荣。得益于该区域的优良自治。以下会具体介绍。整个JVM框架由载入器载入文件,然后执行器在内存中处理数据。须要与异构系统交互是能够通过本地接口进行,这样构成了一个完整的系统。
二、 JVM的内存管理
全部的数据和程序都是在执行数据区存放,它包含下面几部分:
1、Stack 栈
栈也叫栈内存。是Java程序的执行区,是在线程创建时创建,它的生命期是尾随线程的生命期,线程结束栈内
存也就释放,对于栈来说不存在垃圾回收问题,仅仅要线程一结束。该栈就Over。问题出来了:栈中存的是那些
数据呢?又什么是格式呢?
栈中的数据都是以栈帧(Stack Frame)的格式存在,栈帧是一个内存区块,是一个数据集,是一个有关方法(Method)和执行期数据的数据集,当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧F1,并被压入到栈中,A方法又调用了B方法。于是产生栈帧F2也被压入栈,执行完成后。先弹出F2栈帧,再弹出F1栈帧,遵循“先进后出”原则。
那栈帧中究竟存在着什么数据呢?栈帧中主要保存3类数据:本地变量(Local Variables),包含输入參数和输出參数以及方法内的变量。栈操作(Operand Stack),记录出栈、入栈的操作。栈帧数据(Frame Data),包含类文件、方法等等。光说比較枯燥,我们画个图来理解一下Java栈。例如以下图所看到的:
图示在一个栈中有两个栈帧,栈帧2是最先被调用的方法,先入栈,然后方法2又调用了方法1,栈帧1处于栈顶的位置,栈帧2处于栈底。运行完成后,依次弹出栈帧1和栈帧2,线程结束,栈释放。
2、 Heap 堆内存
一个JVM实例仅仅存在一个堆类存。堆内存的大小是能够调节的。
类载入器读取了类文件后,须要把类、方法、
常变量放到堆内存中,以方便运行器运行。堆内存分为三部分:
(a)Permanent Space 永久存储区
永久存储区是一个常驻内存区域,用于存放JDK自身所携带的Class,Interface的元数据,也就是说它存储的是运
行环境必须的类信息,被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的,关闭JVM才会释放此区域所占用
的内存。
(b)Young Generation Space 新生区
新生区是类的诞生、成长、消亡的区域,一个类在这里产生。应用,最后被垃圾回收器收集,结束生命。新生区又分为两部分:伊甸区(Eden space)和幸存者区(Survivor pace)。全部的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个: 0区(Survivor 0 space)和1区(Survivor 1 space)。当伊甸园的空间用完时。程序又须要创建对象。JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收,将伊甸园区中的不再被其它对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。
若幸存0区也满了。再对该区进行垃圾回收,然后移动到1区。那假设1区也满了呢?再移动到老年代。
(c)Tenure generation space 老年代
养老区用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象。一般池对象都在这个区域活跃。
三个区的示意图例如以下:
3、Method Area 方法区
方法区是被全部线程共享。该区域保存全部字段和方法字节码,以及一些特殊方法如构造函数。接口代码也在
此定义。
4、PC Register 程序计数器
每一个线程都有一个程序计数器。就是一个指针,指向方法区中的方法字节码,由运行引擎读取下一条指令。
5、Native Method Stack 本地方法栈