Java虚拟机

一、Java 开发和运行环境中的核心组件

1.JDK

定义：Java 开发工具包，包含开发 Java 应用程序所需的所有工具和库。

组成：

• JRE: 用于运行 Java 程序。

• 编译器 (javac): 将 Java 代码编译为字节码。

• 调试工具: 如 jdb。

• 其他工具: 如 jar、javadoc 等。

作用：主要用于开发 Java 应用程序。

2.JRE

定义： Java 运行时环境，提供运行 Java 程序所需的环境。

组成：

• JVM: 执行字节码。

• 核心类库: 提供标准 API。

• 其他支持文件: 如资源文件。

作用：用于运行已编译的 Java 程序，不包含开发工具。

3.JVM

定义： Java 虚拟机，负责执行 Java 字节码。

组成：

• 加载字节码: 通过类加载器加载。

• 执行字节码: 通过解释器或 JIT 编译器执行。

• 内存管理: 包括垃圾回收。

作用：是 Java 跨平台的核心，确保程序在不同操作系统上运行。

关系总结

• JDK 包含 JRE 和开发工具。

• JRE 包含 JVM 和运行 Java 程序所需的库。

• JVM 是运行 Java 字节码的虚拟机。

二、JVM中的内存区域划分

        JVM其实也是一个进程（任务管理器中拿到的java进程）

        进程运行过程中，要从操作系统这里申请一些资源（内存就是典型资源）。这些内存空间，就支持了后续Java程序的运行。比如：在Java中定义变量（就会申请内存），内存其实就是jvm从系统申请到的内存。

        jvm从系统申请了一大块内存，这一大块内存给Java程序使用的时候，又会根据实际使用用途来划分不同的空间（“区域划分”）

        类似的，jvm申请到的空间，也会划分出几个区域，每个区域有不同的作用。

1.堆：

代码中new出来的对象都在堆里，对象持有的非静态成员变量也在堆里。

2.栈：

包含了方法调用关系和局部变量。

本地方法栈：通过c++写的代码，jvm内部调用关系和局部变量（一般不会关注本地方法栈）

虚拟方法栈：记录了Java代码的调用过程，Java代码的局部变量（默认指的是虚拟方法栈）

3.程序计数器：

专门用来存储下一条要执行的Java指令的地址，这个区域比较小的空间

4.元数据区：

（在Java以前版本中也叫“方法区”，从1.8开始改为元数据区）

“元数据”是计算机中的一个常见术语（meta data）往往指的是一些辅助性质的，描述性质的属性。

        硬盘上不仅要存文件的数据本体，还要存储一些辅助信息，比如（文件的大小，位置，拥有者，权限信息......）统称为“元数据”。

        一个程序中有哪些类，每个类中有哪些方法，每个方法里包含了哪些指令，都会记录在元数据区。

        程序员写的Java代码，if、while、for各种逻辑运算，这些操作最终都会被转换成Java字节码（javac就会完成上述代码 => 字节码）此时，这些字节码在程序运行的时候会被jvm加载到内存中，放到元数据区（方法区）中。

        此时，当前程序要如何执行，要做哪些事情，就会按照上述元数据区里记录的字节码依次执行了。

注：

堆，元数据区只有一份。

栈，程序计数器可能有N份 => 每个线程都有自己的程序计数器和栈（每个线程有自己的执行流）

典型笔试题

上述代码中t，n，m分别处在jvm内存中的哪个区域？

1. t (对象引用)

• 存储区域: 栈（Stack）

• 说明: t 是一个局部变量，存储的是对 Test 对象的引用。局部变量和方法调用栈帧存储在栈内存中。

2. n (实例变量)

• 存储区域: 堆（Heap）

• 说明: n 是 Test 类的实例变量，存储在堆内存中。每个 Test 对象实例都有自己的一份 n 变量。

3. m (静态变量)

• 存储区域: 方法区（Method Area）

• 说明: m 是 Test 类的静态变量，存储在方法区中。静态变量属于类级别，所有实例共享同一个 m 变量。

static修饰的变量，称为“类属性”，修饰的方法，称为“类方法”。

非static修饰的变量，称为“实例属”，修饰的方法，称为“实例方法”。

上述带有static修饰的变量，是在类对象中的，也就是在元数据区的。

        jvm把.class文件加载到内存之后，就会把这里的信息使用对象来表示，此时，这样的对象就是类对象，类对象中包含了一系列的信息：（包括：类的名称，类继承自哪个类，实现了哪些接口，有哪些属性，方法......）

        .java文件中涉及到的信息，都会在.class中有所体现（注释是不会包含的）

区分一个变量在哪个内存区域中，最主要是看变量的形态（局部变量，成员变量，静态成员变量）