Java架构师JVM启动流程和内存结构，程序员必看！

JVM启动流程java

JVM是Java程序运行的环境，同时是一个操做系统的一个应用程序进程，所以它有本身的生命周期,也有本身的代码和数据空间。 JVM工做原理和特色主要是指操做系统装入JVM，是经过jdk中Java.exe来完成，经过下面4步来完成JVM环境。算法

1.建立JVM装载环境和配置 JVM装入环境，JVM提供的方式是操做系统的动态链接文件数组

2.装载JVM.dll 经过第一步已经找到了JVM的路径，Java经过LoadJavaVM来装入JVM.dll文件．装入工做很简单就是调用Windows API函数： LoadLibrary装载JVM.dll动态链接库．而后把JVM.dll中的导出函数JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs挂接到InvocationFunctions变量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函数指针变量上。JVM.dll的装载工做宣告完成。

3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例这样就能够在Java中调用JVM的函数了．调用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法得到JNIEnv结构的实例．安全

4.调用JNIEnv实例装载并处理class类。markdown

JVM基本结构架构

JVM体系主要是两个JVM的内部体系结构分为三个子系统和两大组件，分别是：类装载器（ClassLoader）子系统、执行引擎子系统和GC子系统，组件是内存运行数据区域和本地接口。函数

· 程序计数器（PC寄存器） PC(Program Couneter)寄存器是每一个线程私有的，Java虚拟机会为每一个线程建立PC寄存器，在任意时刻，一个Java线程老是在执行一个方法，这个方法称为当前方法，若是当前方法不是本地方法，PC寄存器总会执行当前正在被执行的指令，若是是本地方法，则PC寄存器值为Underfined。每执行一条指令 PC 都会自增，所以 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 将其实是指向方法区（Method Area）的一个内存地址。

· 方法区（永久代）方法区存储了每一个类的信息，好比类型的常量池、字段，方法信息、方法字节码。全部线程共享同一个方法区，所以访问方法区数据的和动态连接的进程必须线程安全。若是两个线程试图访问一个还未加载的类的字段或方法，必须只加载一次，并且两个线程必须等它加载完毕才能继续执行。spa

（JDK1.7中，已经把放在永久代的字符串常量池移到堆中。JDK1.8撤销永久代，引入元空间。元空间是直接存在内存中，不在java虚拟机中的，所以元空间依赖于内存大小。固然你也能够自定义元空间大小。） · 方法区不须要连续的内存，能够选择固定大小或者可扩展。而且还能够选择不实现垃圾收集。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的，但并不是数据进入了方法区就如永久代的名字同样“永久”存在了。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载，通常来讲这个区域的回收“成绩”比较难以使人满意，尤为是类型的卸载，条件至关苛刻，可是这部分区域的回收确实是有必要的。当方法区没法知足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。操作系统

· 堆（Heap）应用系统对象都保存在Java堆中，堆被用来在运行时分配类实例、数组。不能在栈上存储数组和对象。由于栈帧被设计为建立之后没法调整大小。栈帧只存储指向堆中对象或数组的引用。与局部变量数组（每一个栈帧中的）中的原始类型和引用类型不一样，对象老是存储在堆上以便在方法结束时不会被移除。对象只能由垃圾回收器移除。全部线程共享Java堆。线程

简述垃圾回收为了支持分代垃圾回收机制，堆内存能够划分为新生代和老年代两个区域（默认新生代与老年代的空间大小为1：2）。新生代能够再划分为Eden区、From Survivor区和To Survivor区（三者比例为8：1：1）。几乎全部的新对象的建立都是在Eden区进行的。在垃圾回收（GC）过程当中，Eden中的活跃对象会被转移到Survivor区，当再到达必定的年龄（经历过的Minor GC的次数，每通过一次新生代回收，若是对象存活则它的年龄就加1，对象达到必定的年龄后），会被转移到老年代中。

复制算法

· Java栈（Java Stack） Java栈是线程私有的内存区域，其中存储的是栈帧。，每一次方法调用建立一个帧，并压栈，调用完毕出栈。下面是内存的线程公有私有示意图：

若是方法methodOne方法调用了methodTwo，那么methodOne就会先入栈建立一个栈桢，接着methodTwo再入栈成为栈顶(假设没有其余的方法执行)，methodTwo执行完先出栈，接着methodOne执行完出栈。

通常由三部分组成:局部变量表、操做数据栈和帧数据区局部变量表：能够存放的数据有8种基本数据类型（boolean，byte，char，short，int，float，long，double），对象引用和returnAddress类型。其中long和double由于是64位，会占用两个局部变量的空间。

每个块就是一个栈，如图是两个栈在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：若是线程请求的栈深度大于虚拟机所容许的深度（好比递归调用的y时候），将抛出StackOverflowError异常；若是虚拟机栈能够动态扩展（当前大部分的Java虚拟机均可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也容许固定长度的虚拟机栈），当扩展时没法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

操做数栈：主要保存计算过程的中间结果，同时做为计算过程当中的变量临时的存储空间。下图是一个两数相加的操做数栈的过程：

帧数据区：除了局部变量表和操做数据栈之外，栈还须要一些数据来支持常量池的解析，这里帧数据区保存着访问常量池的指针，方便计程序访问常量池，另外当函数返回或出现异常时卖虚拟机子必须有一个异常处理表，方便发送异常的时候找到异常的代码，所以异常处理表也是帧数据区的一部分。

栈上分配小对象（通常几十个bytes），在没有逃逸的状况下，能够直接分配在栈上直接分配在栈上，能够自动回收，减轻GC压力大对象或者逃逸对象没法栈上分配

· 本地方法栈（Native Method Stack）本地方法栈也是线程私有的内存区域，与java栈比较类似，不一样之处在于该区域主要是保存Native方法相关的数据。Native方法是非Java语言编写的方法。与虚拟机栈同样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

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