java中JVM的原理

一、Java虚拟机的生命周期:

  Java虚拟机的生命周期 一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务:执行Java程序。程序开始执行时他才运行,程序结束时他就停止。你在同一台机器上运行三个程序,就会有三个运行中的Java虚拟机。 Java虚拟机总是开始于一个main()方法,这个方法必须是公有、返回void、直接受一个字符串数组。在程序执行时,你必须给Java虚拟机指明这个包换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。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。 只要Java虚拟机中还有普通的线程在执行,Java虚拟机就不会停止。如果有足够的权限,你可以调用exit()方法终止程序。

二、java虚拟机的体系结构:

      在Java虚拟机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Java虚拟机的内部结构,他们不仅仅为Java虚拟机的实现提供了清晰的内部结构,更是严格规定了Java虚拟机实现的外部行为。 每一个Java虚拟机都有一个类加载器子系统(class loader subsystem)负责加载程序中的类型(类和接口),并赋予唯一的名字。每一个Java虚拟机都有一个执行引擎(execution engine),负责执行被加载类中包含的指令。 程序的执行需要一定的内存空间,如字节码、被加载类的其他额外信息、程序中的对象、方法的参数、返回值、本地变量、处理的中间变量等等。Java虚拟机将这些信息统统保存在数据区(data areas)中。虽然每个Java虚拟机的实现中都包含数据区,但是Java虚拟机规范对数据区的规定却非常的抽象。许多结构上的细节部分都留给了 Java虚拟机实现者自己发挥。不同Java虚拟机实现上的内存结构千差万别。一部分实现可能占用很多内存,而其他以下可能只占用很少的内存;一些实现可 能会使用虚拟内存,而其他的则不使用。这种比较精炼的Java虚拟机内存规约,可以使得Java虚拟机可以在广泛的平台上被实现。 数据区中的一部分是整个程序共有,其他部分被单独的线程控制。每一个Java虚拟机都包含方法区(method area)和堆(heap),他们都被整个程序共享。Java虚拟机加载并解析一个类以后,将从类文件中解析出来的信息保存与方法区中。程序执行时创建的对象都保存在堆中。当一个线程被创建时,会被分配只属于他自己的PC寄存器“pc register”(程序计数器)和Java堆栈(Java stack)。当线程不掉用本地方法时,PC寄存器中保存线程执行的下一条指令。Java堆栈保存了一个线程调用方法时的状态,包括本地变量、调用方法的参数、返回值、处理的中间变量。调用本地方法时的状态保存在本地方法堆栈中(native method stacks),可能再寄存器或者其他非平台独立的内存中。 Java堆栈有堆栈块(stack frames (or frames))组成。堆栈块包含Java方法调用的状态。当一个线程调用一个方法时,Java虚拟机会将一个新的块压到Java堆栈中,当这个方法运行结束时,Java虚拟机会将对应的块弹出并抛弃。 Java虚拟机不使用寄存器保存计算的中间结果,而是用Java堆栈在存放中间结果。这是的Java虚拟机的指令更紧凑,也更容易在一个没有寄存器的设备上实现Java虚拟机。    

三、基本结构:

从Java平台的逻辑结构上来看,我们可以从下图来了解JVM:

从上图能清晰看到Java平台包含的各个逻辑模块,也能了解到JDK与JRE的区别。

JVM自身的物理结构

此图看出jvm内存结构

JVM内存结构主要包括两个子系统和两个组件。两个子系统分别是Classloader子系统和Executionengine(执行引擎)子系统;两个组件分别是Runtimedataarea(运行时数据区域)组件和Nativeinterface(本地接口)组件。

Classloader子系统的作用:

根据给定的全限定名类名(如java.lang.Object)来装载class文件的内容到Runtimedataarea中的methodarea(方法区域)。Java程序员可以extendsjava.lang.ClassLoader类来写自己的Classloader。

Executionengine子系统的作用:

执行classes中的指令。任何JVMspecification实现(JDK)的核心都是Executionengine,不同的JDK例如Sun的JDK和IBM的JDK好坏主要就取决于他们各自实现的Executionengine的好坏。

Nativeinterface组件:

与nativelibraries交互,是其它编程语言交互的接口。当调用native方法的时候,就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界,所以也很容易出现JVM无法控制的nativeheapOutOfMemory。

RuntimeDataArea组件:

这就是我们常说的JVM的内存了。它主要分为五个部分——

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。

 

posted @ 2017-04-21 17:27  淡然i  阅读(156)  评论(0编辑  收藏  举报