Java虛擬機(jī)及JVM體系結(jié)構(gòu)
JVM(Java 虛擬機(jī))
Java虛擬機(jī)，java源文件(.java)通過(guò)編譯器生成字節(jié)碼文件（.class），字節(jié)碼文件（.class）通過(guò)JVM（Java虛擬機(jī)）中的解釋器再翻譯成特定機(jī)器上的機(jī)器碼。
編譯程序只需要面向虛擬機(jī)，生成虛擬機(jī)能夠理解的代碼，然后由解釋器來(lái)將虛擬機(jī)代碼轉(zhuǎn)換為特定系統(tǒng)的機(jī)器碼執(zhí)行。
每一種平臺(tái)的解釋器是不同的，但是實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)是相同的。
Java源程序經(jīng)過(guò)編譯器編譯后變成字節(jié)碼，字節(jié)碼由虛擬機(jī)解釋執(zhí)行，虛擬機(jī)將每一條要執(zhí)行的字節(jié)碼送給解釋器，解釋器將其翻譯成特定機(jī)器上的機(jī)器碼，然后在特定的機(jī)器上運(yùn)行。
JVM體系結(jié)構(gòu)
JVM都有兩種機(jī)制，一個(gè)是裝載具有合適名稱(chēng)的類(lèi)(類(lèi)或是接口)，叫做類(lèi)裝載子系統(tǒng)；另外的一個(gè)負(fù)責(zé)執(zhí)行包含在已裝載的類(lèi)或接口中的指令，叫做運(yùn)行引擎。每個(gè)JVM又包括方法區(qū)、堆、Java棧、程序計(jì)數(shù)器和本地方法棧這五個(gè)部分，這幾個(gè)部分和類(lèi)裝載機(jī)制與運(yùn)行引擎機(jī)制一起組成的體系結(jié)構(gòu)圖為：
JVM的每個(gè)實(shí)例都有一個(gè)它自己的方法域和一個(gè)堆，運(yùn)行于JVM內(nèi)的所有的線程都共享這些區(qū)域；當(dāng)虛擬機(jī)裝載類(lèi)文件的時(shí)候，它解析其中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)所包含的類(lèi)信息，并把它們放到方法域中；當(dāng)程序運(yùn)行的時(shí)候，JVM把程序初始化的所有對(duì)象置于堆上；而每個(gè)線程創(chuàng)建的時(shí)候，都會(huì)擁有自己的程序計(jì)數(shù)器和Java棧，其中程序計(jì)數(shù)器中的值指向下一條即將被執(zhí)行的指令，線程的Java棧則存儲(chǔ)為該線程調(diào)用Java方法的狀態(tài)；本地方法調(diào)用的狀態(tài)被存儲(chǔ)在本地方法棧，該方法棧依賴(lài)于具體的實(shí)現(xiàn)。
（1）類(lèi)裝載子系統(tǒng)
裝載 連接 初始化
（2）方法區(qū)。被所有線程共享。垃圾收集也會(huì)清理方法區(qū)中的無(wú)用類(lèi)型對(duì)象。
a. 類(lèi)型信息。類(lèi)加載器加載類(lèi)時(shí)，從類(lèi)文件中提取出來(lái)。
類(lèi)的完整有效名
父類(lèi)的完整有效名（interface and java.lang.Object 除外，因?yàn)闊o(wú)父類(lèi)）
類(lèi)型的修飾符
類(lèi)型直接接口列表
b. 常量池。存儲(chǔ)了一個(gè)類(lèi)型所使用的常量所有類(lèi)型、域和方法的符號(hào)引用。
c. 域信息。jvm必須在方法區(qū)中保存類(lèi)型的所有域的相關(guān)信息以及域的聲明順序， 域的相關(guān)信息包括： 域名 域類(lèi)型 域修飾符（public private protected static final volatile transient…）
d.方法信息。
方法名
方法返回類(lèi)型
方法參數(shù)
方法的修飾符
方法的字節(jié)碼（abstract and native 除外）（被PC寄存器指向）
操作數(shù)棧和方法棧幀的局部變量區(qū)的大小
異常表
e. 類(lèi)的靜態(tài)變量（所有對(duì)象共享一分拷貝）
f. 類(lèi)的被聲明為final的類(lèi)變量（所有對(duì)象共享一分拷貝）
g. 加載一個(gè)類(lèi)的類(lèi)加載器的引用
h. Class類(lèi)的引用
i. 方法表。
j. 一個(gè)例子：
- Class Lava {
- private int speed = 5;
- void flow();
- }
- Class Volcano {
- public static void main(String[] args) {
- Lava lava = new Lava();
- lava.flow();
- }
- }
下面我們描述一下main()方法的***條指令的字節(jié)碼是如何被執(zhí)行 的。不同的jvm實(shí)現(xiàn)的差別很大，這里只是其中之一。
為了運(yùn)行這個(gè)程序，你以某種方式把“Volcano"傳給了jvm。有了 這個(gè)名字，jvm找到了這個(gè)類(lèi)文件(Volcano.class)并讀入，它從 類(lèi)文件提取了類(lèi)型信息并放在了方法區(qū)中，通過(guò)解析存在方法區(qū)中的 字節(jié)碼，jvm激活了main()方法，在執(zhí)行時(shí)，jvm保持了一個(gè)指向當(dāng)前 類(lèi)(Volcano)常量池的指針。
注意jvm在還沒(méi)有加載Lava類(lèi)的時(shí)候就已經(jīng)開(kāi)始執(zhí)行了。正像大多數(shù)的 jvm一樣，不會(huì)等所有類(lèi)都加載了以后才開(kāi)始執(zhí)行，它只會(huì)在需要的時(shí)候 才加載。
main()的***條指令告知jvm為列在常量池***項(xiàng)的類(lèi)分配足夠的內(nèi)存。 jvm使用指向Volcano常量池的指針找到***項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)是一個(gè)對(duì)Lava類(lèi) 的符號(hào)引用，然后它就檢查方法區(qū)看lava是否已經(jīng)被加載了。
這個(gè)符號(hào)引用僅僅是類(lèi)lava的完整有效名”lava“。這里我們看到為了jvm 能盡快從一個(gè)名稱(chēng)找到一個(gè)類(lèi)，一個(gè)良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是多么重要。這里jvm 的實(shí)現(xiàn)者可以采用各種方法，如hash表，查找樹(shù)等等。同樣的算法可以用于 Class類(lèi)的forName()的實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)jvm發(fā)現(xiàn)還沒(méi)有加載過(guò)一個(gè)稱(chēng)為"Lava"的類(lèi)，它就開(kāi)始查找并加載類(lèi) 文件"Lava.class"。它從類(lèi)文件中抽取類(lèi)型信息并放在了方法區(qū)中。
jvm于是以一個(gè)直接指向方法區(qū)lava類(lèi)的指針替換了常量池***項(xiàng)的符號(hào) 引用。以后就可以用這個(gè)指針快速的找到lava類(lèi)了。而這個(gè)替換過(guò)程稱(chēng)為 常量池解析(constant pool resolution)。在這里我們替換的是一個(gè) native指針。
jvm終于開(kāi)始為新的lava對(duì)象分配空間了。這次，jvm仍然需要方法區(qū)中 的信息。它使用指向lava數(shù)據(jù)的指針(剛才指向volcano常量池***項(xiàng)的指針) 找到一個(gè)lava對(duì)象究竟需要多少空間。
一旦jvm知道了一個(gè)Lava對(duì)象所要的空間，它就在堆上分配這個(gè)空間并把這個(gè)實(shí)例的變量speed初始化為缺省值0。假如lava的父對(duì)象也有實(shí)例變量，則也會(huì)初始化。
當(dāng)把新生成的lava對(duì)象的引用壓到棧中，***條指令也結(jié)束了。下面的指令利用這個(gè)引用激活java代碼把speed變量設(shè)為初始值，5。另外一條指令會(huì)用這個(gè)引用激活 Lava對(duì)象的flow()方法。
（3）堆。存放運(yùn)行時(shí)所有 對(duì)象 和 數(shù)組。
（4）棧。每次啟動(dòng)一個(gè)新的線程，就會(huì)被分配一個(gè)棧。
（5）PC 寄存器（程序計(jì)數(shù)器）總是指向該線程下一步要執(zhí)行的指令。指令的位置放在方法區(qū)的方法字節(jié)碼中。內(nèi)容是相 對(duì)于***個(gè)指令的偏移量。
（6）本地方法棧。
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原文鏈接：http://www.cnblogs.com/huaihai/archive/2011/11/09/2242010.html
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