JVM运行机制

        今天咱们来聊聊jvm的运行机制，从而了解java程序的运行原理。做为一个高级java程序员，不只要会编码，并且还要明白本身的程序是如何运行的，这样咱们就能在后续的程序调优方面驾轻就熟。接下来从如下几个方面来了解JVM的运行原理。

1.Java程序编译过程

Java程序的编译过程简单来讲就是java源程序（.java文件）到Jvm字节码（.class文件）的过程，主要由Java编译器来完成。在编译一个java类程序以前先编译所依赖的全部类。

编译的过程大体分为三个过程

（编译命令：javac hello.java）

1）  词法分析和输入符号表

2）  注解处理

3）  语义分析和生成字节码

详细过程：

源代码文件*.java -> 词法分析器 -> tokens流 -> 语法分析器 -> 语法树/抽象语法树 -> 语义分析器 -> 注解抽象语法树 -> 字节码生成器 -> JVM字节码文件*.class

编译后的Class文件主要包含三项内容

（查看class文件结构命令：javap –c hello）

1） 结构信息：class文件相关信息

2） 元信息：源码中的声明和常量信息

3） 方法信息：源码中的语句和表达式对应的字节码

2.Java程序加载过程

Java程序的加载过程就是.class被加载到jvm内存中的过程，主要由类加载器ClassLoader完成。

类加载器的分类主要分为四类，分别加载不一样的路径：

• 根加载器Bootstrap ClassLoader
• 扩展加载器 Ext ClassLoader
• 系统应用加载器 App ClassLoader
• 用户自定义加载器 Custom ClassLoader

JVM对类的加载过程分为三步：

1）  装载：负责将二进制文件加载到Jvm内存中。

2）  连接：负责二进制文件格式校验，初始化装载类中的静态变量以及解析类中调用的接口和类。

3）  初始化：静态初始化代码，构造器、静态属性初始化以及jvm指定的初始化代码。

3.Java程序执行过程

完成各类初始化工做以后，而后交由jvm执行引擎来进行处理，执行引擎把字节码转为机器码，而后操做系统才能够真正调用，在硬件环境上执行代码。执行引擎的经过Java字节码解释器（一行一行解释字节码）和JIT即时编译器（对热代码整段编译）来完成机器码的翻译工做。

4.JVM启动流程

Jvm执行一个main方法前都要进行哪些准备工做。主要步骤有：

1） 配置JVM装载环境：JVM.dll文件的查找和装载

2） 解析虚拟机参数：解析参数，验证参数

3） 设置线程栈大小：根据系统类型，加载配置文件，不一样系统，线程栈的大小都不一样

4） 执行Java main方法

5.JVM基本结构 

接下来分别介绍以上几个重要的内容

PC寄存器：每一个线程都会拥有一个PC寄存器，随线程的建立而建立，PC寄存器的做用就是执行下一条指令执行的地址。在执行本地方法时，PC寄存器的值为undefined。

方法区：保存类装载的信息（类型的常量信息，方法信息，方法字节码），方法区一般和永久区联系在一块儿。

Java堆：这是和咱们程序员密切相关的一部分，new出来的每一个对象都在堆中，java堆也是线程共享的。

Java栈：栈由一系列的帧组成，所以也称栈帧，它是线程私有的。帧保存一个方法的局部变量，操做数栈，常量池指针，每一次的方法调用都会建立一个帧，而后压栈。

 6.JVM内存模型 

JVM的内存模型设计也是很是的巧妙。每个线程都会有一个工做内存和主存独立，而每一个工做内存中的存放的是主存中共享变量的拷贝。

对于JVM的了解，做为一个优秀程序员是必修课，由于只有了解了java程序内部的运行原理，才可以更好的理解本身所写的程序，也可以更好的优化本身的程序。正所谓：知己知彼，百战不殆。