JVM之Java虚拟机

一、JVM特性

　　Java虚拟机（JVM）实现了Java语言的跨平台特性。java编译器只需面向JVM，生成JVM能理解的代码或字节码文件。Java源文件经编译器，编译成字节码程序，通过JVM将每一条指令翻译成不同平台机器码，通过特定平台运行。

　　JVM执行程序的过程：①加载.class文件；②管理并分配内存；③执行垃圾收集。

　　

二、JVM的生命周期

　　Java虚拟机总是开始于一个main()方法，这个方法必须是公有的、返回void、只接受一个字符串数组。在程序执行时，你必须给Java虚拟机指明这个包含main()方法的类名。 Main()方法是程序的起点，他被执行的线程初始化为程序的初始线程。程序中其他的线程都由他来启动。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。包含Main()方法的初始线程不是守护线程。 

三、JVM的体系结构

　　在JVM的规范中，定义了一系列的子系统、内存区域、数据类型和使用指南。这些组件构成了JVM的内部结构，它们不仅为JVM的实现提供了清晰的内部结构，更是严格规定了JVM实现的外部行为。

　　每一个JVM都有一个类加载子系统（Class Loader Subsystem），负责装载程序中具有合适名称的类（类和接口），并赋予唯一的名字；每一个JVM都有一个执行引擎（Execution Engine），负责执行被加载类中包含的指令。

　　每个JVM又包括方法区、堆、Java栈、程序计数器和本地方法栈这五个部分。每一个JVM都包含方法区（method area）和堆（heap），它们被整个程序所共享。当Java虚拟机装载类文件的时候，它解析其中的二进制数据所包含的类信息，并把它们放到方法域中；当程序运行的时候，JVM把程序初始化的所有对象置于堆上；而每个线程创建的时候，都会拥有自己的程序计数器和Java栈，其中程序计数器中的值指向下一条即将被执行的指令，线程的Java栈则存储为该线程调用Java方法的状态；本地方法调用的状态被存储在本地方法栈，该方法栈依赖于具体的实现。

四、内存区

　　JVM自身的物理结构，

　　

　　JVM的内存主要分为五个部分：

　　1、Heap(堆)：一个Java虚拟实例中只存在一个堆空间。

　　2、MethodArea(方法区域)：被装载的class的信息存储在Methodarea的内存中。当虚拟机装载某个类型时，它使用类装载器定位相应的class文件，然后读入这个class文件内容并把它传输到虚拟机中。

　　3、JavaStack(java的栈)：虚拟机只会直接对Javastack执行两种操作：以帧为单位的压栈或出栈。

　　4、ProgramCounter(程序计数器)：每一个线程都有它自己的PC寄存器，也是该线程启动时创建的。PC寄存器的内容总是指向下一条将被执行指令的饿地址，这里的地址可以是一个本地指针，也可以是在方法区中相对应于该方法起始指令的偏移量。

　　5、Nativemethodstack(本地方法栈)：保存native方法进入区域的地址。

 五、类加载机制

　　JVM是基于栈的体系结构来执行class字节码的。线程创建后，都会产生程序计数器（PC）和栈（Stack），程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量，栈中存放一个个栈帧，每个栈帧对应着每个方法的每次调用，而栈帧又是有局部变量区和操作数栈两部分组成，局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数，操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。

 　　

　　１．加载：寻找并导入指定类型（类和接口）的二进制信息

　　２．连接：进行验证、准备和解析

　　　　１）验证：确保导入类型的正确性

　　　　２）准备：为类型分配内存并初始化为默认值

　　　　３）解析：将字符引用解析为直接引用

　　３．初始化：调用Java代码，初始化类变量为合适的值

 

 六、JVM内存回收　　

　　1.Young（年轻代）

　　年轻代分三个区。一个Eden区，两个Survivor区。大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个中的一个），当这个Survivor区满时，此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区，当这个Survivor区也满了的时候，从第一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象，将被复制年老区（Tenured）。需要注意，Survivor的两个区是对称的，没先后关系，所以同一个区中可能同时存在从Eden复制过来对象，和从前一个Survivor复制过来的对象，而复制到年老区的只有从第一个Survivor区过来的对象。而且，Survivor区总有一个是空的。

　　2.Tenured（年老代）

　　年老代存放从年轻代存活的对象。一般来说年老代存放的都是生命期较长的对象。

　　3.Perm（持久代）

　　用于存放静态文件，如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如hibernate等，在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中新增的类。持久代大小通过-XX:MaxPermSize=进行设置。

　　举个例子：当在程序中生成对象时，正常对象会在年轻代中分配空间，如果是过大的对象也可能会直接在年老代生成（据观测在运行某程序时候每次会生成一个十兆的空间用收发消息，这部分内存就会直接在年老代分配）。年轻代在空间被分配完的时候就会发起内存回收，大部分内存会被回收，一部分幸存的内存会被拷贝至Survivor的from区，经过多次回收以后如果from区内存也分配完毕，就会也发生内存回收然后将剩余的对象拷贝至to区。等到to区也满的时候，就会再次发生内存回收然后把幸存的对象拷贝至年老区。

　　通常我们说的JVM内存回收总是在指堆内存回收，确实只有堆中的内容是动态申请分配的，所以以上对象的年轻代和年老代都是指的JVM的Heap空间，而持久代则是之前提到的MethodArea，不属于Heap。

 

部分内容转自http://blog.csdn.net/witsmakemen/article/details/28600127/