JVM工作原理

深入理解Java虚拟机JVM的工作原理

最新推荐文章于 2025-11-25 09:56:25 发布

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在了解JVM工作原理之前，我们先来了解一个概念——虚拟机(Virtual Machine)，见名知意，虚拟机其实就是虚拟的机器，所有的虚拟机都是模拟物理计算机系统环境，提供一个可运行系统软件的平台。虚拟机可简单分为系统虚拟机和程序虚拟机，知名的VMware、Visual Box就属于系统虚拟机，而程序虚拟机最为典型的就是JVM。

JVM的全称是Java Virtual Machine ，简单理解就是运行Java程序的虚拟机器。它负责执行程序员编写的Java代码，它执行的指令我们称之为Java字节码指令。

JVM运行时区域

图中黄色区域标识JVM运行时区域，下面简单介绍一下各个区域的概念。

1. Program Counter Register(程序计数器)

Program Counter Register是一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码行号的指示器。如果线程执行的是一个Java方法，那么计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址；如果执行的是一个native方法，那么计数器记录的值为空（undefined）。计数器是唯一一块不会发生OOM的区域。

2. Java Stack (虚拟机栈)

栈也就是人们常说的虚拟机栈（JVM Stacks），它也是线程私有的，生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行时都会创建一个栈帧。并入栈。一旦完成调用，则出栈。所有的的栈帧都出栈后，线程也就完成了使命. 栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息

局部变量表存储的是基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用类型（reference类型）和returnAddress类型。其中，long和double占用2个局部变量空间（slot）其余都占用1个。

如果线程请求的栈深度超过虚拟机所允许的深度，会抛出Stack Overflow异常；如果虚拟机栈在动态扩展时无法申请到足够的内存，就会出现OOM的情况。

3. Native Method Stack(本地方法栈)

Native Method Stack与虚拟机栈作用类似，区别在于本地方法栈是为native方法服务，虚拟机栈为Java方法服务。与虚拟机栈一样，本地方法栈也同样会抛出Stack Overflow和OOM异常。

4. Heap(堆)

堆是JVM内存占用最大，管理最复杂的一个区域，和方法区一样所有线程共享，其唯一的用途就是存放对象实例：所有的对象实例及数组都在堆上进行分配。堆因为比较复杂，它有自己的内存划分，按照GC分代收集角度来划分。

在堆中，按照GC分代收集可分为用新生代和老年代，新生代占用整个Heap空间的1/3，老年代占用整个Heap空间的2/3。
新生代使用的是复制算法，老年代使用的是标记压缩算法
在新生代中，又分为Eden区（伊甸区）和survivor0区、survivor1区。下面我们把他两简称为s0和s1。 Eden区占用整个年轻代的8/10，s1和s0分别占用年轻代的1/10。s0和s1也叫from区和to区，他们的位置和名分不是固定的，每次minorGC之后有交换，谁为空谁是to，这个具体在后面谈GC的时候再细说。