JAVA之JVM结构及其主要组成部分介绍_javajvm的结构及其功能-优快云博客

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Java 虚拟机（JVM） 是Java平台的核心组件，它负责解释并执行Java字节码。

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|    Class Loader     |
|  Subsystem (C.L.S.)  |
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|  Method Area        |  <--- Part of Runtime Data Area
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|        Heap         |  <--- Part of Runtime Data Area
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|  Program Counter    |
|    (PC Register)    |
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|    Java Stack       |  <--- Part of Runtime Data Area
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| Native Method Stack |  <--- Part of Runtime Data Area (if applicable)
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        |
        v
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| Execution Engine    |
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|      JIT Compiler   |
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|  Garbage Collector  |
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Class Loader Subsystem (C.L.S.)：位于顶部，负责加载类文件到方法区。
Method Area：存放类的元数据和静态变量，属于Runtime Data Area的一部分。
Heap：存储对象实例，也是Runtime Data Area的一部分，分为新生代、老年代等区域。
Program Counter (PC Register)：每个线程私有的寄存器，记录下一条要执行的字节码指令地址。
Java Stack：每个线程有自己的栈，用于方法调用和局部变量存储，是Runtime Data Area的一部分。
Native Method Stack（可选）：某些JVM实现中，用于处理本地方法（非Java代码）的调用。
Execution Engine：解释或编译字节码并执行，包含JIT Compiler和Garbage Collector。

以下是JVM结构及其主要组成部分的介绍总结：

1. 类加载子系统

功能：负责查找和导入程序所需的类文件（.class），并将其转化为可在JVM内部使用的数据结构（如方法区中的类数据）。
组成：
- 类加载器（ClassLoader）：层次化体系，包括启动类加载器（Bootstrap）、扩展类加载器（Extension）、应用程序类加载器（Application）以及其他自定义类加载器。它们遵循双亲委派模型，确保类的唯一性和安全性。
- 方法区（Method Area）：存储已加载类的元数据信息，如类的结构（字段、方法、接口）、常量池、静态变量、即时编译器生成的代码等。不同JVM实现对方法区的管理可能有所差异，如HotSpot JVM在JDK 1.7之前使用永久代（PermGen），之后改用元空间（Metaspace），以解决内存溢出问题。

2. 运行时数据区

功能：为Java程序在运行时提供内存空间来存储各种数据和对象。
组成：
- Java堆（Heap）：所有线程共享的内存区域，用于存储对象实例和数组。它是垃圾收集（GC）的主要场所，被进一步划分为：
  - 新生代（Young Generation）：新创建的对象通常在此分配，包含Eden空间和两个Survivor空间（通常称为from和to Survivor或S0和S1）。大部分对象在此快速回收。
  - 老年代（Old Generation）：经过多次新生代GC仍存活的对象会被晋升到此区域。老年代的GC频率较低，但通常会涉及更复杂的算法和更长的停顿时间。
- 栈（Stack）：每个线程拥有自己的栈，用于存储方法调用时的局部变量、操作数栈、方法返回地址等信息。每个方法调用都会创建一个新的栈帧压入栈顶。
- 本地方法栈（Native Method Stack）：与栈类似，但专门服务于native方法（用非Java语言实现的方法）。对于支持JNI（Java Native Interface）的JVM，这部分内存区域用于存储本地方法调用的状态。

3. 执行引擎

功能：负责解释或编译（通过JIT即时编译器）字节码，并执行相应的机器指令。
组成：
- 解释器（Interpreter）：直接读取字节码逐条解释执行，启动速度快但执行效率较低。
- 即时编译器（Just-In-Time Compiler, JIT）：将热点代码编译为与目标平台相关的机器码，提高执行效率。现代JVM通常包含多个编译层级，如C1（客户端编译器）和C2（服务器端编译器）。
- 垃圾收集器（Garbage Collector, GC）：自动回收不再使用的对象所占用的内存，确保堆空间的有效利用。常见的垃圾收集算法和策略有分代收集、标记-清除、复制、标记-压缩等，不同的JVM实现提供了多种垃圾收集器供用户选择或配置。