jvm原理和代码运行的过程

一次编译,到处运行

java一直宣传的口号是:一次编译,到处运行。那么它如何实现的呢?我们看下图:

graph TD
java原程序--javac编译-->java字节码
java字节码-->jvm虚拟机
jvm虚拟机--java解释-->windows机器码
jvm虚拟机--java解释-->linux机器码
windows机器码-->windows执行
linux机器码-->linux执行

java程序经过一次编译之后,将java代码编译为字节码也就是class文件,然后在不同的操作系统上依靠不同的java虚拟机进行解释,最后再转换为不同平台的机器码,最终得到执行。这样我们是不是可以推演,如果要在mac系统上运行,是不是只需要安装mac java虚拟机就行了。那么了解了这个基本原理后,我们来看一下,一段程序是如何执行的。

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("Hello world");
    }
}

这段程序从编译到运行,所经历的过程如下:

graph TD
java源代码--class文件-->java字节码
java字节码--加载jvm.cfg文件-->加载配置
加载配置--根据jvm.cfg的配置-->加载jvm.dll文件
加载jvm.dll文件-->初始化jvm
初始化jvm-->获取JNI接口
获取JNI接口--JNI为本地方法他可以直接与操作系统交互-->操作Class文件
操作Class文件-->找到main文件执行

jvm基本结构

可能通过上面的描述,大家对JVM运行流程有了一个粗略的认识,那么JVM内部到底是怎么执行一个class文件的呢?

graph TD
Class文件-->类加载器
类加载器-->内存空间
内存空间--运行时常量池-->方法区
方法区-->垃圾回收GC
内存空间--对象存储-->java堆
java堆-->垃圾回收GC
内存空间--局部变量表_栈帧_操作数-->java栈
java栈--线程结束自动释放-->线程私有
内存空间--本地方法库_C语言-->本地方法栈
本地方法栈-->线程私有
内存空间--JNI直接操作-->堆外内存

jvm内存分类介绍

JVM内存空间包含:方法区、java堆、java栈、本地方法栈。

  1. 方法区是各个线程共享的区域,存放类信息、常量、静态变量。
  2. java堆也是线程共享的区域,我们的类的实例就放在这个区域,可以想象你的一个系统会产生很多实例,因此java堆的空间也是最大的。如果java堆空间不足了,程序会抛出OutOfMemoryError异常。
  3. java栈是每个线程私有的区域,它的生命周期与线程相同,一个线程对应一个java栈,每执行一个方法就会往栈中压入一个元素,这个元素叫“栈帧”,而栈帧中包括了方法中的局部变量、用于存放中间状态值的操作栈,如果java栈空间不足了,程序会抛出StackOverflowError异常.

每个帧代表一个方法,Java方法有两种返回方式,return和抛出异常,两种方式都会导致该方法对应的帧出栈和释放内存。

  1. 本地方法栈角色和java栈类似,只不过它是用来表示执行本地方法的,本地方法栈存放的方法调用本地方法接口,最终调用本地方法库,实现与操作系统、硬件交互的目的。
  2. PC寄存器(程序计数器),说到这里我们的类已经加载了,实例对象、方法、静态变量都去了自己改去的地方,那么问题来了,程序该怎么执行,哪个方法先执行,哪个方法后执行,这些指令执行的顺序就是PC寄存器在管,它的作用就是控制程序指令的执行顺序。

执行引擎当然就是根据PC寄存器调配的指令顺序,依次执行程序指令。

  • 静态变量+常量+类信息+运行时常量池存在方法区中,实例变量存在堆内存中。
  • 基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分

原文地址:https://www.cnblogs.com/lori/p/11382042.html

时间: 2024-10-22 18:25:56

jvm原理和代码运行的过程的相关文章

erlang虚拟机代码运行原理

erlang是开源的,非常多人都研究过源码.可是.从erlang代码到c代码.这是个不小的跨度.并且代码也比較复杂. 所以这里,我利用一些时间,整理下erlang代码的运行过程.从erlang代码编译过程,到代码运行过程做解说.然后重点讲下虚拟机运行代码的原理.将本篇文章.献给全部喜欢erlang的人. erlang代码编译过程 erlang对开发人员是友好的.从erlang程序文件编译成能被erlang虚拟机识别的beam文件,在这个编译过程还对开发人员暴露中间代码.借助这个中间代码,我们就能

JVM原理和性能调优

JVM工作原理和特点主要是指操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成,通过下面4步来完成JVM环境. 1.创建JVM装载环境和配置 2.装载JVM.dll 3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例 4.调用JNIEnv实例装载并处理class类. 在我们运行和调试Java程序的时候,经常会提到一个JVM的概念.JVM是Java程序运行的环境,但是他同时一个操作系统的一个应用程序一个进程,因此他也有他自己的运行的生命周期,也有自己的代码和数据空间. 首先来说

JVM原理

Java语言写的源程序通过Java编译器,编译成与平台无关的'字节码程序'(.class文件,也就是0,1二进制程序),然后在OS之上的Java解释器中解释执行,而JVM是java的核心和基础,在java编译器和os平台之间的虚拟处理器 JAVA和JVM运行的原理 1.Java语言运行的过程 Java语言写的源程序通过Java编译器,编译成与平台无关的'字节码程序'(.class文件,也就是0,1二进制程序),然后在OS之上的Java解释器中解释执行. 也相当与 注:JVM(java虚拟机)包括

JVM原理和优化

JVM工作原理和特点主要是指操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成,通过下面4步来完成JVM环境. 1.创建JVM装载环境和配置 2.装载JVM.dll 3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例 4.调用JNIEnv实例装载并处理class类. 在我们运行和调试Java程序的时候,经常会提到一个JVM的概念.JVM是Java程序运行的环境,但是他同时一个操作系统的一个应用程序一个进程,因此他也有他自己的运行的生命周期,也有自己的代码和数据空间. 首先来说

面试必问之JVM原理

1:什么是JVM JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,JVM是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算机,是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虚拟机包括一套字节码指令集.一组寄存器.一个栈.一个垃圾回收堆和一个存储方法域. JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,使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.JVM在执行字节码时,实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机

JVM系列之四:运行时数据区

1. JVM架构图 Java虚拟机主要分为五大模块: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. 2. JDK1.7内存模型-运行时数据区域 根据<Java 虚拟机规范(Java SE 7 版)>规定,Java 虚拟机所管理的内存如下图所示. 1-3为线程私有,4-5为线程共享 1.程序计数器:为了线程切换后能恢复到正确的执行位置.线程私有2.Java虚拟机栈:虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:方法被调用时创建栈帧-->局部变量表->局部变量.对象

JVM原理分析

JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,是在Java编译器和操作系统平台之间的虚拟处理器,JVM可以运行在各种操作系统平台上,如Windows.Linux.Mac OS等. JVM是Java平台的核心和基础,它是一种基于底层的操作系统和硬件平台,并利用软件方法来实现的抽象的虚拟处理系统,JVM负责解析和执行Java字节码程序. 1)JVM的运行原理 Java编译器针对特定的JVM,生成JVM能理解的字节码文件.Java源文件经过编译器的编译,生成字节码文件(.c

Jvm原理剖析与调优之内存结构

一些不得不说的概念 JVM JVM是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算机,是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虚拟机包括一套字节码指令集.一组寄存器.一个栈.一个垃圾回收堆和一个存储方法域. JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,使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.是运行java应用最底层部分. JDK(Java Development kit) 整个Java的核心,包括了Java运行环境(

Hbase集群搭建及所有配置调优参数整理及API代码运行

最近为了方便开发,在自己的虚拟机上搭建了三节点的Hadoop集群与Hbase集群,hadoop集群的搭建与zookeeper集群这里就不再详细说明,原来的笔记中记录过.这里将hbase配置参数进行相应整理,方便日后使用. 首先vi ~/.bash_profile将hbase的环境变量进行配置,最后source ~./bash_profile使之立即生效 1.修改hbase-env.sh 由于我使用的是外置的zookeeper,所以这里HBASE_MANAGES_ZK设置为,设置参数: # The