虚拟机系列 | JVM特色，基础结构与执行周期

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1、虚拟机简介

一、虚拟机概念

虚拟机（Virtual Machine）指经过软件模拟的具备完整硬件系统功能的、运行在一个彻底隔离环境中的完整计算机系统。在实体计算机中可以完成的工做在虚拟机中都可以实现。在计算机中建立虚拟机时，须要将实体机的部分硬盘和内存容量做为虚拟机的硬盘和内存容量。每一个虚拟机都有独立的CMOS、硬盘和操做系统，能够像使用实体机同样对虚拟机进行操做。

二、JVM虚拟机

JVM是Java-Virtual-Machine的缩写，即Java虚拟机，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是经过在实际的计算机上仿真模拟各类计算机功能来实现的。

三、JVM特色

首先一次编译到处运行是学习Java语言都知道的事情，其实并非Java语言跨平台，是JVM跨平台，Jvm运行时并非执行Java文件，而是执行编译后的.class文件。

字节码

字节码文件即JVM能够识别并执行的二进制文件，不一样的编程语言通过编译器编译处理以后，转换成统一的字节码规范文件，这样JVM就能够执行。

跨平台

跨平台的特性即JVM虚拟机能够运行在不一样的计算机系统上，例如常用的Linux系统，MacOS系统，Win系统，一次编译，到处运行就是这样理解的。

跨语言

随着JVM的不断发展和优化，不少语言都借助JVM的能力，各类编程语言通过编译，转换为字节码文件，JVM均可以识别，这也是如今Java体系下业务编程常常混语言的缘由。

注意：如今和后续Jvm系列文章都是基于HotSpot-VM和JDK1.8+版本的基础之上。

2、虚拟机结构

Jvm的总体结构大体以下：

一、类加载器

类加载器用来加载Java类到JVM虚拟机中，源代码程序.java文件在通过编译器编译以后就被转换成字节代码.class文件，类加载器负责读取字节代码，并转换成java.lang.Class类的一个实例。

二、运行时数据区

元数据区

JDK1.8开始的说法，以前称为方法区Method-Area，存储已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。

堆区

全部线程共享的一块内存区域，虚拟机启动时被建立用来存放对象实例。

JVM栈

能够参考了解栈的数据结构，存放Java方法执行的内存模型，在Java开发中，一个功能实现须要多个子程序方法配合，程序执行时跳往子程序前，会将下个指令的地址存到堆栈中，直到子程序执行完后再将地址取出，退回到原来的程序中。

本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈的功能相似，为JVM调用native方法时服务。

程序计数器

相对较小的一块内存空间，做用能够理解是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

三、执行引擎

Java虚拟机最核心的组成部分，输入的是字节码，处理过程是字节码解析，输出执行结果。

3、生命周期

这里说的JVM生命周期，指JVM执行Java程序时的周期：

启动初始化：启动时经过引导类加载器建立初始类完成；

程序执行：从main方法开始，执行Java程序，直到程序执行完结束；

虚拟机退出：程序正常执行结束，或者发生异常、错误等而形成终止，也能够调用exit退出方法；

4、HotSpot虚拟机

HotSpot是Java体系下使用最多的虚拟机，它结合了最新的内存模型，垃圾收集器和自适应优化器，为使用许多先进技术的Java应用程序提供了最佳性能。

主要缘由：使用多，大部分的Java运行环境都依赖HotSpot虚拟机。

5、源代码地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

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