JAVA基础知识|java虚拟机（JVM）

2023-01-31 08:54:47

一、JVM简介

java语言是跨平台的，兼容各种操作系统。实现跨平台的基石就是虚拟机（JVM），虚拟机不是跨平台的，所以不同的操作系统需要安装不同的jdk版本（jre=jvm+类库；jdk=jre+开发工具）。

1.1、JVM体系结构

主要分为：类加载器（ClassLoader）子系统、运行时数据区和执行引擎。

类加载器：在JVM启动时或者类在运行时将需要的class加载到JVM中
执行引擎：负责执行class文件中的字节码指令，相当于CPU
运行时数据区：将内存划分成若干个区，分别完成不同的任务

1.2、JVM生命周期

启动：启动一个Java程序时，一个JVM实例就产生了，任何一个拥有public static void main(String[] args)函数的类都可以作为JVM实例运行的起点。
运行：main()作为该程序初始线程的起点，任何其他线程均由该线程启动。
消亡：当程序中所有非守护线程的都终止时，JVM才退出。Java中的线程分为两种：守护线程（daemon）和普通线程（non-daemon）。守护线程是Java虚拟机自己使用的线程，比如负责垃圾收集的线程就是一个守护线程。当然，你也可以把自己的程序设置为守护线程。包含main()方法的初始线程不是守护线程。

一、JVM运行时数据区

1.1、程序计数器

线程私有，生命周期与线程同步。记录代码执行的行数，主要目的是为了处理器在线程切换的时候，能恢复到正确位置继续执行。唯一不会出现OutOfMemoryError的区域。

1.2、虚拟机栈

线程私有，生命周期与线程同步。每个方法执行的时候，都会在栈中创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出入口等。每个方法从调用到完成，就是一个栈帧入栈到出栈的过程。

局部变量表：方法相关的局部变量，包括基本类型（int、float、double、char、bool等）、对象引用（reference）、引用地址（returnAddress ）等。

两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出*Error 异常；如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java 虚拟机都可动态扩展，只不过Java 虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError 异常。

1.3、本地方法栈

线程私有，与虚拟机栈的执行过程基本相同，唯一的区别就是虚拟机栈执行java方法，本地方法栈执行Native方法。当内存空间不足，会抛出OutOfMemoryError 异常。

1.4、方法区

线程共享，存储被虚拟机加载的类信息、常量（final）、静态变量（static）、即时编译后的代码。当内存空间不足，会抛出OutOfMemoryError 异常。

方法区中有一个重要的概念：常量池

常量池：字符串常量池、class常量池和运行时常量池

1.5、堆

线程共享，主要用于存储对象实例，垃圾回收器作用的主要区域。当内存空间不足，会抛出OutOfMemoryError 异常。

关于栈和堆的关系，可以参考《JAVA基础知识|堆和栈》

1.6、直接内存

不是虚拟机运行的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域。当内存空间不足，会抛出OutOfMemoryError 异常。

二、对象访问的两种方式

了解这两种方式，目的是加深理解对象在栈、堆、方法区中的联系。

2.1、句柄访问

虚拟机栈中包含对象的句柄池地址，句柄池中包含对象的实例地址和对象类型地址（方法区中的类信息）；

2.2、直接指针访问

虚拟机栈直接指向对象实例和对象类型指针，访问速度更快。

三、实例分析

尝试对具体实例进行分析，有不对的地方，恳请指点。

package src;

import java.util.ArrayList;

//类信息会被存放在方法区

public class Person {

    private String name;//存放在堆中，因为该类被实例化后存放在堆中，当然也包含它的属性

    private int age;//存放在堆中

    public static String country;//存放在方法区

    public final String world = "地球";//存放在方法区

    //当方法被调用的时候，会创建一个栈帧用于存储方法中的局部变量表，方法出口等信息

    public void getMessge(String name, String age) {

        int a = 0;//存储在虚拟栈

        //arrayList 存放在虚拟栈，new ArrayList<>()存放在堆中

        ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();

    }

}

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