JVM--心得概念

最近抽空从新温习一下JVM的概念，如今把心得记录一下。

第一部分：根据学习抽象出一个JVM的概念图，描述各个主要组件的构成和基本做用。

 

第二部分：根据结构图，对内容进行说明。

1）--JVM的概念
JVM是JAVA VIRTUAL MACHINE的缩写，它是一个虚拟的计算机设备。
通常的高级语言要想在不一样的平台上运行，那么首先要编译成平台识别的编译语言。
java具备跨平台性，其中的核心特色就是使用了JVM。
使用了JVM以后，java只须要编译成JVM中识别的字节码就能够了，而后JVM会根据运行平台，把字节码转换为平台识别的计算机指令。
一次编译，处处执行。

2）数据类型
2.1基本数据类型，数据类型及字节数。
1-----------2-----------4-----------8
byte       short       int          long
              char       float       double
上述7种数据类型不须要硬件标记，操做这些数据时字节码自己已经给出了操做类型，例如：fadd，iadd，dadd

2.2其余类型
4字节：object类型，盛放对其余JavaObject的引用。
注意：数组类型会被当作Object类型处理。全部的数据都应该遵照数据类型规则。不然jvm会拒绝执行字节码。

3）组件
为了实现跨平台的特性，JVM设计出组件标准，支撑虚拟的计算机模型。
1.JVM指令系统
2.JVM寄存器
3.JVM栈结构
4.JVM碎片回收堆
5.JVM存储区-常量池
6.JVM存储区-方法区

4）原理
JVM是Java的基础和核心，是JAVA编译器同操做系统及硬件平台之间的中间层，是一个抽象的计算机。
java编译器生成JVM识别的字节码，JVM根据字节码生成操做系统的机器码，在对应的平台上执行。
对于JAVA的程序来讲，JVM是一个程序运行容器，对于操做系统而言JVM是一个进程。
4.1）执行过程--JVM初始化做业
程序执行时，首先调用JAVA.exe(java.exe是一个外壳，其实内部发生核心做用的时JVM.dll)
java_md.c,java.c两个文件调用jvm.cfg，进行虚拟机的初始化，而且装载jvm.dll。
jvm.dll挂载JNIEVE(java环境),接下来就开始加载类，进行操做。
4.2）执行过程--类加载
classLoader加载要执行的.class文件
进行字节码的校验
申请并管理存储区域，垃圾回收
使用java解释器进行解释，生成机器码
操做系统执行机器码

5）指令系统
指令系统是指令的集合，每条指令由操做码和操做数组成。
操做码由8位2进制数组成，最大256种，如今已经使用160种以上。
操做数根据实际变化而变化，超过8位时，新增一个字节。
如 iadd,iand等都是操做码。

6）寄存器
分为四种
pc 程序计数器指针
optop 操做数栈顶指针
vars 局部变量第一变量指针
frame 当前执行环境指针
*全部的寄存器都是32位

7）栈结构
类加载后会为每一个方法生成一个栈结构。
包含以下几种区域：
局部变量：存储局部变量。以32位为单位存储，long和double占用两个局部变量。vars寄存器经过偏移进行局部变量的访问。
操做数栈：以32为基础单位。运算过程当中存储操做数以及操做结果；调用方法时传递参数，并放置调用结果。机器指令取信息时，只从操做数栈取数据。
执行环境：存放解释器所须要的各类信息，如局部变量指针，栈顶和栈底指针，上一次执行的方法。
动态连接：以符号指针的形式访问方法和变量，而且把变量翻译成存储结构和偏移地址。
正常返回：正常返回时，调用方会获得一个返回结果。进一步的设置调用方的寄存器，如把PC加一个适当的数，可以进行下一个指令的访问。
异常捕捉：程序遇到相似于没法找到class（动态连接错），或者遇到空指针(运行时错误)，接下来catch子句的匹配。
匹配原则：字节码发生异常的地点是catch的范围内，异常类型是catch的类型。
匹配顺序：从第一个异常catch子句到最后一个子句，逐层查找。找到后处理catch异常块代码。最终匹配失败，会执行最底层缺省块异常。
执行iadd时，须要调用寄存器frame，经过frame找到操做数栈，弹出两个操做数。
而后把计算结果，经过寄存器frame找到操做数栈，压倒栈顶。

8）回收堆
java类实例的空间由解释器进行分配和管理的。解释器记录对象的内存空间使用状况，当内存再也不被使用时，由解释器负责把内存空间回收到堆中。
右侧为自我理解：能够理解Edan区域，survival区域，old区域。按步骤使用。
new时如今edan区域申请内存，不足时回收edan中不用对象。
内存仍是不足时，把部分活性不足的对象放置到survival中。
survival区域不足时，把部分活性不足的对象放置到old中。
old区域不足时，gc整个old区域。
gc后仍是不足时，报异常。

9）存储区域-常量池
存储: 类名，方法名，字段名称，常量。

10)存储池-方法区
存储：方法执行的字节码。

11）Java解释器
拿着JAVA和C++对比，能够理解以下：
Java源码和C++源码一样为高级语言；
Java编译后文件为二进制字节码，C++编译后文件为二进制机器码；
Java字节码在JVM的java解释其中执行，C++机器码在CPU中执行；
Java解释器是经过软件实现的虚拟cpu，其最终还会把字节码翻译成机器码在实际的CPU上执行；
只要运行平台上实现了java解释器，那么java就能够在这个平台上执行，目前部分平台不支持java，由于其没有实现java解释器；

12）运行数据
JVM启动和退出时会建立和销毁部分数据区域，线程建立和死亡时也会建立和销毁部分数据。
包含：寄存器，栈，堆，常量池，方法区。

13）其余
13.1)当开启新的线程时，会为线程建立java栈用以存放方法的调用状态。注意，本地方法的调用状态存放在栈结构的本地方法栈里。
同时会为线程设置PC 应用程序计数器寄存器，用以放置即将执行的命令。

13.2)JVM包括子系统（加载类子系统，指令运行引擎-解释器），指令集，数据类型，五大存储类型（寄存器，栈，堆，方法区，常量池）等。

13.3）JRE是java平台，JavaRuntimeEnvironment，全部java程序的运行基础。JDK安装时，必须有一个JRE支持它，安装了JDK后，会有一个JRE的目录。
JVM是JRE的核心部分，它是虚拟的计算机。有本身的一套组件，如CPU（指令运行引擎-JAVA解释器），寄存器，各类存储器，指令集等。

参看link:

https://baike.baidu.com/item/JVM/2902369