Java虚拟机（JVM）

Java虚拟机（JVM）一种用于计算机设备的规范，可用不同的方式（软件或硬件）加以实现。编译虚拟机的指令集与编译微处理器的指令集非常类似。

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。

Java虚拟机（JVM）是可运行Java代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上，就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。

Java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class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。当程序中的所有非守护线程都终止时，JVM才退出；若安全管理器允许，程序也可以使用Runtime类或者System.exit()来退出。

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，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。

JVM体系结构

　　1） 类装载器（ClassLoader）（用来装载.class文件）

　　2） 执行引擎（执行字节码，或者执行本地方法）

　　3） 运行时数据区（方法区、堆、java栈、PC寄存器、本地方法栈）

Java虚拟机由五个部分组成：一组指令集、一组寄存器、一个栈、一个无用单元收集堆(Garbage-collected-heap）、一个方法区域。这五部分是Java虚拟机的逻辑成份，不依赖任何实现技术或组织方式，但它们的功能必须在真实机器上以某种方式实现。

1）Java虚拟机支持大约248个字节码。每个字节码执行一种基本的CPU运算，例如，把一个整数加到寄存器，子程序转移等。Java指令集相当于Java程序的汇编语言。

Java指令集中的指令包含一个单字节的操作符，用于指定要执行的操作，还有0个或多个操作数，提供操作所需的参数或数据。许多指令没有操作数，仅由一个单字节的操作符构成。

2）Java虚拟机的寄存器用于保存机器的运行状态，与微处理器中的某些专用寄存器类似。Java虚拟机的寄存器有四种：

• pc:Java程序计数器。
• optop：指向操作数栈顶端的指针。
• frame：指向当前执行方法的执行环境的指针。
• vars：指向当前执行方法的局部变量区第一个变量的指针。

3）Java虚拟机的栈有三个区域：局部变量区、运行环境区、操作数区。

4）Java的堆是一个运行时数据区，类的实例（对象）从中分配空间。Java语言具有无用单元收集能力：它不给程序员显式释放对象的能力。Java不规定具体使用的无用单元收集算法，可以根据系统的需求使用各种各样的算法。

5）方法区与传统语言中的编译后代码或是Unix进程中的正文段类似。它保存方法代码（编译后的java代码）和符号表。在当前的Java实现中，方法代码不包括在无用单元收集堆中，但计划在将来的版本中实现。每个类文件包含了一个Java类或一个Java界面的编译后的代码。可以说类文件是Java语言的执行代码文件。为了保证类文件的平台无关性，Java虚拟机规范中对类文件的格式也作了详细的说明。

上图就是jvm运行时的状态。Java程序在运行时，需要在内存中的分配空间。为了提高运算效率，就对数据进行了不同空间的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

 

【大厂面试经：说一下你们线上JVM是如何优化的？】

【https://www.cnblogs.com/xwgblog/p/11842394.html】

参考

https://www.cnblogs.com/IUbanana/p/7067362.html

https://www.cnblogs.com/smyhvae/p/4810168.html