JVM一点一滴

参考博文：http://www.cnblogs.com/sunada2005/p/3577799.html

　　　　http://www.importnew.com/17770.html

线程一些概念

在应用程序运行过程中，jvm允许一个应用并发执行多个线程，其实jvm中的java线程跟远程操作系统的线程有着直接的映射关系。当线程本地存储、缓冲区分配、同步对象、栈、程序计数器等准备好以后，就会创建一个操作系统原生线程。Java 线程结束，原生线程随之被回收。操作系统负责调度所有线程，并把它们分配到任何可用的 CPU 上。当原生线程初始化完毕，就会调用 Java 线程的 run() 方法。run() 返回时，被处理未捕获异常，原生线程将确认由于它的结束是否要终止 JVM 进程（比如这个线程是最后一个非守护线程）。当线程结束时，会释放原生线程和 Java 线程的所有资源。

线程的相关组件

程序计数器（PC）

PC 指当前指令（或操作码）的地址，本地指令除外。如果当前方法是 native 方法，那么PC 的值为 undefined。所有的 CPU 都有一个 PC，典型状态下，每执行一条指令 PC 都会自增，因此 PC 存储了指向下一条要被执行的指令地址。JVM 用 PC 来跟踪指令执行的位置，PC 将实际上是指向方法区（Method Area）的一个内存地址。

栈（Stack）

每个线程拥有自己的栈，栈包含每个方法执行的栈帧。栈是一个后进先出（LIFO）的数据结构，因此当前执行的方法在栈的顶部。每次方法调用时，一个新的栈帧创建并压栈到栈顶。当方法正常返回或抛出未捕获的异常时，栈帧就会出栈。除了栈帧的压栈和出栈，栈不能被直接操作。所以可以在堆上分配栈帧，并且不需要连续内存。

Native栈

并非所有的 JVM 实现都支持本地（native）方法，那些提供支持的 JVM 一般都会为每个线程创建本地方法栈。如果 JVM 用 C-linkage 模型实现 JNI（Java Native Invocation），那么本地栈就是一个 C 的栈。在这种情况下，本地方法栈的参数顺序、返回值和典型的 C 程序相同。本地方法一般来说可以（依赖 JVM 的实现）反过来调用 JVM 中的 Java 方法。这种 native 方法调用 Java 会发生在栈（一般是 Java 栈）上；线程将离开本地方法栈，并在 Java 栈上开辟一个新的栈帧。

堆内存

1.什么是堆内存？

堆内存是是Java内存中的一种，它的作用是用于存储Java中的对象和数组，当我们new一个对象或者创建一个数组的时候，就会在堆内存中开辟一段空间给它，用于存放。

2.堆内存的特点是什么？

第一点：堆其实可以类似的看做是管道，或者说是平时去排队买票的的情况差不多，所以堆内存的特点就是：先进先出，后进后出，也就是你先排队，好，你先买票。

第二点：堆可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。

3.new对象在堆中如何分配？

由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理

栈内存

1.什么是栈内存

栈内存是Java的另一种内存，主要是用来执行程序用的，比如：基本类型的变量和对象的引用变量

2.栈内存的特点

第一点：栈内存就好像一个矿泉水瓶，像里面放入东西，那么先放入的沉入底部，所以它的特点是：先进后出，后进先出

第二点：存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享，但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性

3.栈内存分配机制

栈内存可以称为一级缓存，由垃圾回收器自动回收

栈和堆的区别

JVM是基于堆栈的虚拟机.JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈.也就是说,对于一个Java程序来说，它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对堆栈只进行两种操作:以帧为单位的压栈和出栈操作。

差异

1.堆内存用来存放由new创建的对象和数组。
2.栈内存用来存放方法或者局部变量等
3.堆是先进先出，后进后出
4.栈是后进先出，先进后出

相同

1.都是属于Java内存的一种
2.系统都会自动去回收它，但是对于堆内存一般开发人员会自动回收它

方法区（Method Area）

Object Class Data(加载类的类定义数据) 是存储在方法区的。除此之外，常量、静态变量、JIT(即时编译器)编译后的代码也都在方法区。正因为方法区所存储的数据与堆有一种类比关系，所以它还被称为 Non-Heap。方法区也可以是内存不连续的区域组成的，并且可设置为固定大小，也可以设置为可扩展的，这点与堆一样。

垃圾回收在这个区域会比较少出现，这个区域内存回收的目的主要针对常量池的回收和类的卸载。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）

方法区内部有一个非常重要的区域，叫做运行时常量池（Runtime Constant Pool，简称 RCP）。在字节码文件（Class文件）中，除了有类的版本、字段、方法、接口等先关信息描述外，还有常量池（Constant Pool Table）信息，用于存储编译器产生的字面量和符号引用。这部分内容在类被加载后，都会存储到方法区中的RCP。值得注意的是，运行时产生的新常量也可以被放入常量池中，比如 String 类中的 intern() 方法产生的常量。

　　常量池就是这个类型用到的常量的一个有序集合。包括直接常量(基本类型，String)和对其他类型、方法、字段的符号引用.例如：

◆类和接口的全限定名；

◆字段的名称和描述符；

◆方法和名称和描述符。

　　池中的数据和数组一样通过索引访问。由于常量池包含了一个类型所有的对其他类型、方法、字段的符号引用，所以常量池在Java的动态链接中起了核心作用.

　　很有用且重要关于常量池的扩展：Java常量池详解 http://www.cnblogs.com/DreamSea/archive/2011/11/20/2256396.html

jvm运行过程

看 JVM 是如何运行的，也就是输入 java JVMShow 后，我们来看 JVM 是如何处理的：

第 1 步 、向操作系统申请空闲内存。JVM 对操作系统说“给我 64M（随便模拟数据，并不是真实数据）空闲内存”，于是，JVM 向操作系统申请空闲内存作系统就查找自己的内存分配表，找了段 64M 的内存写上“Java 占用”标签，然后把内存段的起始地址和终止地址给 JVM，JVM 准备加载类文件。

第 2 步，分配内存内存。JVM 分配内存。JVM 获得到 64M 内存，就开始得瑟了，首先给 heap 分个内存，然后给栈内存也分配好。

第 3 步，文件检查和分析class 文件。若发现有错误即返回错误。

第 4 步，加载类。加载类。由于没有指定加载器，JVM 默认使用 bootstrap 加载器，就把 rt.jar 下的所有类都加载到了堆类存的Method Area，JVMShow 也被加载到内存中。我们来看看Method Area区域，如下图：（这时候包含了 main 方法和 runStaticMethod方法的符号引用，因为它们都是静态方法，在类加载的时候就会加载）