JVM运行流程

淩亂°似流年 2024-04-23 21:21 109阅读 0赞

> ⭐ 作者：小胡\_不糊涂  
> ? 作者主页：[小胡\_不糊涂的个人主页][Link 1]  
> ? 收录专栏：[JavaEE][]  
> ? 持续更文，关注博主少走弯路，谢谢大家支持 ?

#### JVM ####

*  1. 运行流程
 *  2. 运行时数据区
 *   *  2.1 堆（线程共享）
     *  2.2 Java虚拟机栈（线程私有）
     *  2.3 本地方法栈（线程私有）
     *  2.4 程序计数器（线程私有）
     *  2.5 方法区（线程共享）
 *  3. 数据内存区域划分

JVM 是 Java Virtual Machine 的简称，意为 Java虚拟机。  
虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件功能的、运⾏在⼀个完全隔离的环境中的完整计算机系统。

## 1. 运行流程 ##

程序在执⾏之前先要把java代码转换成字节码（class⽂件），JVM ⾸先需要把字节码通过⼀定的⽅式–**[  
类加载器][Link 2]（ClassLoader）**，把⽂件加载到内存中**运⾏时数据区（Runtime Data Area）**，⽽字节码⽂件是 JVM 的⼀套指令集规范，并不能直接交个底层操作系统去执⾏，因此需要特定的命令解析器**执⾏引擎（Execution Engine）**，将字节码翻译成底层系统指令再交由CPU去执⾏，⽽这个过程中需要调⽤其他语⾔的接⼝\*\*本地库接⼝（Native Interface）\*\*来实现整个程序的功能，这就是这4个主要组成部分的职责与功能。

![在这里插入图片描述][b5c32309a10f4c40b11b14657fc4d6d4.png]

JVM 主要通过分为以下 4 个部分，来执⾏ Java 程序的，它们分别是：

1.  类加载器（ClassLoader）
2.  运⾏时数据区（Runtime Data Area）
3.  执⾏引擎（Execution Engine）
4.  本地库接⼝（Native Interface）

## 2. 运行时数据区 ##

JVM 运⾏时数据区域也叫内存布局，但需要注意的是它和 Java 内存模型（(Java Memory Model，简称 JMM）完全不同，属于完全不同的两个概念，它由以下 5 ⼤部分组成：  
![在这里插入图片描述][4e85c30e51624c2a87c7979a2a67cd0d.png]

### 2.1 堆（线程共享） ###

\*\*堆的作⽤：\*\*程序中创建的所有对象都在保存在堆中。  
堆⾥⾯分为两个区域：新⽣代和⽼⽣代，新⽣代放新建的对象，当经过⼀定 GC 次数之后还存活的对象会放⼊⽼⽣代。新⽣代还有 3 个区域：⼀个 Endn + 两个 Survivor（S0/S1）。  
![在这里插入图片描述][5175018ed6594f8fbd843f155ea13aa5.png]

垃圾回收的时候会将 Endn 中存活的对象放到⼀个未使⽤的 Survivor 中，并把当前的 Endn 和正在使⽤的 Survivor 清楚掉。

### 2.2 Java虚拟机栈（线程私有） ###

**Java 虚拟机栈的作⽤：** Java 虚拟机栈的⽣命周期和线程相同，Java 虚拟机栈描述的是 Java ⽅法执⾏的内存模型：每个⽅法在执⾏的同时都会创建⼀个栈帧（Stack Frame）⽤于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、⽅法出⼝等信息。  
堆内存、栈内存中，栈内存指的就是虚拟机栈。

Java 虚拟机栈中包含了以下 4 部分：  
![在这里插入图片描述][e5b4a68854cf4d5da60e3ebb26a785ca.png]

1.  局部变量表： 存放了编译器可知的各种基本数据类型(8⼤基本数据类型)、对象引⽤。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进⼊⼀个⽅法时，这个⽅法需要在帧中分配多⼤的局部变量空间是完全确定的，在执⾏期间不会改变局部变量表⼤⼩。简单来说就是存放⽅法参数和局部变量。
2.  操作栈：每个⽅法会⽣成⼀个先进后出的操作栈。
3.  动态链接：指向运⾏时常量池的⽅法引⽤。
4.  ⽅法返回地址：PC 寄存器的地址。

> **线程私有?**  
> 由于JVM的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执⾏时间的⽅式来实现，因此在任何⼀个确定的时刻，⼀个处理器(多核处理器则指的是⼀个内核)都只会执⾏⼀条线程中的指令。因此为了切换线程后能恢复到正确的执⾏位置，每条线程都需要独⽴的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独⽴存储。我们就把类似这类区域称之为"线程私有"的内存。

### 2.3 本地方法栈（线程私有） ###

本地⽅法栈和虚拟机栈类似，只不过 Java 虚拟机栈是给 JVM 使⽤的，⽽本地⽅法栈是给本地⽅法使⽤的。

### 2.4 程序计数器（线程私有） ###

**程序计数器的作⽤：** ⽤来记录当前线程执⾏的⾏号的。  
程序计数器是⼀块⽐较⼩的内存空间，可以看做是当前线程所执⾏的字节码的⾏号指⽰器。  
如果当前线程正在执⾏的是⼀个Java⽅法，这个计数器记录的是正在执⾏的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执⾏的是⼀个Native⽅法，这个计数器值为空。

`程序计数器内存区域是唯⼀⼀个在JVM规范中没有规定任何OOM情况的区域！`

### 2.5 方法区（线程共享） ###

**方法区的作⽤：** ⽤来存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据的。

运⾏时常量池是⽅法区的⼀部分，存放**字⾯量**与**符号引⽤**。  
**字⾯量 :** 字符串(JDK 8 移动到堆中) 、final常量、基本数据类型的值。  
**符号引⽤ :** 类和结构的完全限定名、字段的名称和描述符、⽅法的名称和描述符。

## 3. 数据内存区域划分 ##

1.  堆：存放new出来的对象（成员变量）
2.  栈：存放方法之间的调用关系（局部变量）
3.  方法区/元数据区：存放类对象（类加载之后，存放的位置）（静态变量）
4.  程序计数器：存放每个线程，下一条要执行的指令的地址  
    1、3是整个Java进程公用一份；2、4是每个线程都有自己的一份

[Link 1]: https://blog.csdn.net/iLoyo_
[JavaEE]: http://t.csdnimg.cn/p0IQF
[Link 2]: http://t.csdnimg.cn/C0MJy
[b5c32309a10f4c40b11b14657fc4d6d4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/60bbb5aa6a524ccebb83e28fd14d73a5.png
[4e85c30e51624c2a87c7979a2a67cd0d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/d0650f59db1c4a44a03e84c599bd29ea.png
[5175018ed6594f8fbd843f155ea13aa5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/d290b6d5b59e4dc19cb2eb1ad020f4f1.png
[e5b4a68854cf4d5da60e3ebb26a785ca.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/77a02b66f2564274a784fabedacd2838.png