java虚拟机的位置 整体结构 及代码执行流程

最新推荐文章于 2024-11-19 17:03:33 发布
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java虚拟机的位置 整体结构 及代码执行流程

1.jvm的位置

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相关说明：

引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。

2.jvm的整体结构

  • Hotspot VM是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一
  • 他采用解释器与即时编译器并存的架构
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1、类加载子系统 ： 类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class信息，加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区中可能还会存放运行时常量池信息，包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）

2、堆：java堆在虚拟机启动的时候建立，它是java程序最主要的内存工作区域。几乎所有的java对象实例都存放在java堆中。堆空间是所有线程共享的，这是一块与java应用密切相关的内存空间。

3、java栈：每一个java虚拟机线程都有一个私有的java栈，一个线程的java栈在线程创建的时候被创建，java栈中保存着帧信息，java栈中保存着局部变量、方法参数，同时和java方法的调用、返回密切相关

4、本地方法栈：本地方法栈和java栈非常类似，最大的不同在于java栈用于方法的调用，而本地方法栈则用于本地方法的调用，作为对java虚拟机的重要扩展，java虚拟机允许java直接调用本地方法（通常使用C编写）

5、方法区：线程共享**，**类的所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也在此定义。简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，静态变量+常量+类信息(构造方法/接口定义)+运行时常量池都存在方法区中，虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开来

6、程序计数器：也叫PC寄存器，是每一个线程私有的空间，java虚拟机会为每一个java线程创建PC寄存器。在任意时刻，一个java线程总是在执行一个方法，这个正在被执行的方法称为当前方法。如果当前方法不是本地方法，PC寄存器就会指向当前正在被执行的指令。如果当前方法是本地方法，那么PC寄存器的值就是undefined

7、执行引擎：执行引擎是java虚拟机的最核心组件之一，它负责执行虚拟机的字节码，现代虚拟机为了提高执行效率，会使用即时编译技术将方法编译成机器码后再执行。（包含 解释器、 JIT即时编译器、垃圾回收器）

3.执行流程

  • java代码执行流程图（学习摘录）
    在这里插入图片描述
Java虚拟机最全面试题及参考答案
大模型大数据攻城狮的专栏
04-09 722
类加载器是Java虚拟机中的一个重要组件，负责将Class文件加载到JVM中。启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：它是虚拟机的一部分，用C++实现，负责加载Java核心库（如rt.jar）。扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载JDK的扩展目录（lib/ext）中的类库，开发者可以直接使用这些扩展类库。应用程序类加载器（Application ClassLoader）：也称为系统类加载器，负责加载用户类路径（classpath）上指定的类库。
Java 虚拟机实战(基础篇 1万字)
2301_79083000的博客
10-17 1739
JVM 本质上是一个运行在计算机上的程序，他的职责是运行Java 字节码文件类的生命周期描述了一个类加载、使用、、卸载的整个过程加载(Loading) 阶段第一步是类加载器根据类的全限定名通过不同的渠道以二进制流的方式获取字节码信息。程序员可以使用 Java 代码拓展的不同的渠道类加载器在加载完类之后，Java虚拟机 会将字节码中的信息保存到方法区中类加载器在加载完类之后，Java虚拟机 会将字节码中的信息保存到内存的方法区中。
Java程序员从笨鸟到菜鸟之（九十六）深入java虚拟机（五）——java本地接口JNI详解...
红太阳照大地
10-12 273
对于java程序员来说，java语言的好处和优点，我想不用我说了，大家自然会说出很多一套套的。但虽然我们作为java程序员，但我们不得不承认java语言也有一些它本身的缺点。比如在性能、和底层打交道方面都有它的缺点。所以java就提供了一些本地接口，他主要的作用就是提供一个标准的方式让java程序通过虚拟机与原生代码进行交互，这也就是我们平常常说的java本地接口（JNI——jav...
jvm虚拟机所在位置_干货| 小白也能看懂的JVM体系结构
weixin_29505163的博客
01-22 308
JVM的体系结构是什么样的？学习java的进！阅读原文有更多干货分享！作者：满心柔情养了猫来源：牛客网来牛客参加创作者计划，瓜分5000元奖励！JVM的体系结构概述JVM位置首先因为 JVM 的体系结构其实与 JVM 所在位置有一定关系，所以我们要知道 JVM 的位置。硬件之上是操作系统，操作系统之上才是 JVM ，所以JVM 与硬件没有直接的交互。JVM 的体系结构有哪些部分我们先来粗...
java虚拟机执行过程
m0_55732806的博客
04-08 1163
虚拟机整体结构图 java虚拟机执行过程 首先由javac前端编译器将源文件转化为字节码文件，字节码文件中有一块区域叫常量池，里面存放着大量的方法信息，是以符号引用的形势存在。而classloader的任务就是将它们加载进运行时数据区的方法区当中，与此同时，它会将符号引用转化为直接引用，并翻译到对应的内存区域中。 ...
深入理解java虚拟机-1 内存结构与OutOfMemory溢出异常
07-30 1273
一，内存结构 1.栈 Stack 虚拟机栈 为java方法服务 Java虚拟机栈也是线程私有的，它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：每个方法被执行时都会同时创建一个栈帧用于存放局部变量表、操作数栈、动态连接和方法出口等信息。每个方法被调用直至执行完成过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。 Java虚拟机栈的局部变量表存放了编
Java虚拟机启动过程解析
Trouvailless的博客
05-27 2130
一、序言 当我们在编写Java应用的时候，很少会注意Java程序是如何被运行的，如何被操作系统管理和调度的。带着好奇心，探索一下Java虚拟机启动过程。 1、素材准备 从Java源代码、Java字节码、Java虚拟机、操作系统四个角度分解启动过程。 public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("HelloWorld!"); ...
Java虚拟机快速入门-全干货-JVM
weixin_45780075的博客
11-19 1227
定义：java 程序的运行环境（java 二进制字节码的运行环境）好处：一次编写，到处运行(跨平台性自动内存管理，垃圾回收功能数组下标越界检查多态Java Virtual Machine Stacks （Java 虚拟机栈）1.每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈2.每个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存。3.每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法。栈的特点：先进后出栈-线程运行需要的内存空间。
Java虚拟机原理剖析
tmax52HZ的博客
07-28 1180
本文详细介绍了Java虚拟机，从class文件、类加载、运行时数据结构-堆、栈、方法区、垃圾收集、G1垃圾收集器、Jvm调优实战-GC日志分析、内存泄露、OOM等场景进行了深入分析。
Java虚拟机在Jdk中的位置
qq_39418555的博客
05-01 918
java中JDK和JRE的区别 JRE（Java Runtime Environment），是java运行时环境，包含了java虚拟机（JVM），java基础类库。 JDK（Java Development Kit），包含了JRE和java开发工具包。 虚拟机JVM和hotspot JVM虚拟机是运行java类文件的，虚拟机有很多版本 hotspot是虚拟机的一种实现方式 ...
java虚拟机在哪呢，是在jdk的安装目录下吗
sky198989的博客
10-21 2886
是的, 就在jdk文件夹下面. JRE: JVM(java虚拟机) 也就是java的运行环境JDK: 是由JRE和tools 组合的开发工具包 里面包含了jre 总结就是由JDK开发的软件，必须在JRE上运行. 转载：https://zhidao.baidu.com/question/360892042.html ...
Java虚拟机-Java程序执行流程
张丰的博客
01-13 8044
程序执行流程我把它划分为以下几个步骤：编辑源码、编译生成class文件、(加载class文件、运行class字节码文件)，其中后两个步骤都是在jvm虚拟机上执行的。
java虚拟机文件_JAVA虚拟机已经安装,但不知道在哪儿编译和运行程序。
weixin_28787725的博客
02-12 234
首先确定jdk和自己的系统一致 X86对应32 X64对应64win7环境变量配置 (Xp等系统略有不同)1.右键计算机 —> 属性 —> 左边的“高级系统设置” —> “高级”选项卡 —> 下面“环境变量”系统环境变量变量名 值...
Java虚拟机运行流程
weixin_33778544的博客
01-26 352
DOS：磁盘命令系统。 有空格的dos不管你是不是一体的默认为是一体 要说明他是一体的话要加双引号 dos中快速打开dos中的命令啊？ dos：要想写入一个断命令就执行你的命令你就要告诉dos你要执行命令的夹子在那了。 告诉他了你就可以快速执行短命令 不管你要怎样在dos启动你的程序都要进入根目录下。 path：（又称环境变量）我们如果想在dos写一个快...
java 多线程 jvm_java虚拟机(jvm)如何实现多线程
weixin_39639040的博客
02-13 219
记得年前被同事问道“java是如何实现多线程？在网上搜索，基本上通篇都是源代码？什么集成Thread类，什么实现Runnable接口啊，但是原理是什么呢？”当时这个问题让我沉思了一下，可能很多java程序员只是处于一个会写java代码的阶段，但是对java底层或者虚拟机没有深入的了解过。现在我就用我的理解简单描述一下java是如何在底层实现多线程的，如有不对之处希望大家指出错误，共同进步。要搞清楚...
深入理解JVM：运行时数据区域划分
正义
08-31 654
一、运行时数据区 Java虚拟机在Java执行的过程中会将它所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域。Java7.0划分如下 其中： 线程共享：方法区、堆 线程私有：虚拟机栈、本地方法区、程序计数器 注：在Java8中移除了永久代（方法区），通过元数据区（meataspace）存储数据。元数据区本质与永久代类似，都是对方法区的实现。 区别：元数据空间不在虚拟机中，而是使用本地内存 1.1、程序计数器 程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作是记录当前
Java源代码到虚拟机的整个流程
最新发布
09-28
<think>首先，用户的问题是基于提供的引用内容，询问“Java源代码到虚拟机的整个流程”。我需要参考那些引用来构建回答。 回顾引用内容： - 引用[1]: 说明JVM是执行Java字节码的虚拟计算机，JVM平台共享跨平台性、垃圾回收等。 - 引用[2]: 描述了编译型语言如C需要编译成机器语言，而Java是解释型语言，编译成字节码后由JVM解释执行。 - 引用[3]: 提到JIT即时编译器，用于将热点字节码编译成机器码优化执行。 - 引用[4]: 讨论类加载器的作用，加载字节码到内存，形成运行时数据结构。 - 引用[5]: 是一个命令示例，关于加载新的字节码，但可能不直接相关。 用户的问题焦点是“Java源代码到虚拟机的完整流程”，我需要整合这些信息，构建一个清晰的流程。 系统级指令： - 所有行内数学表达式用$...$格式（但在Java主题中可能不常用，除非有数值计算）。 - 独立公式用$$...$$格式（同样可能不适用）。 - LaTeX语法正确（确保数学格式正确）。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，如[^1]。 此外，用户说“上述引用仅供参考，并不是用户真正的需求，请尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答。”但我没有上一次交互的记录；在这个对话中，这是第一个用户消息。我需要直接基于当前问题回复。 回答结构需要清晰，帮助用户逐步解决问题。确保回答真实可靠。 构建流程： 1. **源代码编译**：Java源代码 (.java) 被Java编译器 (javac) 编译成字节码 (.class) 文件。参考引用[2]。 2. **类加载**：当程序运行时，类加载器加载.class文件到JVM内存中，转换成运行时数据结构。参考引用[4]。 3. **字节码验证**：JVM验证字节码以确保安全性。 4. **解释执行**：JVM解释器执行字节码指令。参考引用[2]。 5. **即时编译 (JIT)**：对于频繁执行的代码（热点代码），JIT编译器将其编译成优化的机器码，提升性能。参考引用[3]。 6. **执行**：最终在JVM上运行，利用垃圾回收、内存管理等特性。参考引用[1]。 完整流程总结： - 编写Java源代码 (.java)。 - 使用javac编译成字节码 (.class)。 - JVM类加载器加载字节码。 - 字节码验证。 - 解释器执行字节码。 - JIT优化热点代码。 - 程序运行在JVM上。 在回答中，自然地引用来源： - 对于编译部分，引用引用[2]。 - 对于JIT，引用引用[3]。 - 对于类加载器，引用引用[4]。 - 对于JVM整体，引用引用[1]。 最后，生成相关问题，如系统指令所示。 确保使用中文回答。 回答结构： 1. 介绍整体流程。 2. 分步详细解释每个阶段。 3. 添加引用标识。 4. 总结。 5. 生成相关问题。 数学表达式：在Java流程中，可能不涉及数学，但如果有，比如提到性能指标，可以用$...$格式。例如，如果谈论性能优化，可以说“优化后性能提升$k$倍”，但这里可能不必要。 生成相关问题： - 基于流程，例如： 1. JIT编译器的工作原理是什么？ 2. 类加载器如何工作？ 3. Java虚拟机如何实现跨平台？ 4. 与其他语言相比，Java的执行流程有何不同？ 参考系统示例，相关问题应放在末尾，以“§§相关问题§§”开头。 </think>以下是Java源代码到虚拟机（JVM）的完整流程的解释。该流程基于Java语言的特性和JVM的设计，我会逐步分解每个阶段，确保回答清晰可靠。整个流程包括编译、加载、验证、执行和优化等关键步骤，涉及引用中提到的Java编译器、类加载器、解释器、JIT即时编译器等组件。我会在相关部分自然地添加引用标识。 ### Java源代码到虚拟机的完整流程 Java程序从源代码到最终在JVM上运行，涉及多个阶段。以下是标准流程（以运行一个简单的Java程序为例）： 1. **源代码编写（用户层面）** 开发者编写Java源代码文件（如`HelloWorld.java`），文件包含类、方法等定义。例如： ```java public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello, JVM!"); } } ``` 此阶段纯粹是开发过程，尚未涉及JVM。 2. **编译成字节码（编译阶段）** - 使用Java编译器（`javac`）将`.java`源代码文件编译成字节码文件（`.class`文件）。字节码是一种中间代码，独立于具体硬件平台。 - 编译命令示例：`javac HelloWorld.java` → 生成`HelloWorld.class`。 - **关键点**：字节码不是机器码（如C语言编译后的二进制文件），而是JVM可理解的指令集，这使得Java具有跨平台性。引用[2]中提到："常见的java语言则属于解释型语言，它虽然也需要进行编译，不过它通过java编译器编出的是字节码(.class)文件"[^2]。 3. **类加载（加载阶段）** - 当程序启动时（例如运行`java HelloWorld`），JVM的类加载器（ClassLoader）加载`.class`文件到内存中。 - **过程细节**： - 类加载器负责查找、读取和解析字节码文件。 - 将字节码转换为JVM内部的运行时数据结构（如方法区、堆中的类元数据）。 - 支持动态加载（如按需加载类），提升灵活性和性能引用[4]。引用[4]指出："类加载器是JVM的一个重要组成部分，它实现了Java的动态加载特性。负责将Java类的字节码文件（.class文件）加载到位于内存的JVM中，并转换为运行时数据结构"[^4]。 4. **字节码验证（安全阶段）** - JVM执行字节码验证，确保代码安全且符合规范（如无内存越界、类型安全）。 - **目的**：防止恶意代码或错误字节码导致JVM崩溃。这是一个自动后台过程。 5. **解释执行（初始执行阶段）** - JVM解释器逐行解释执行字节码指令。 - **特点**：解释执行较慢，但支持跨平台（Windows、Linux等JVM只需解释同一字节码）。引用[2]描述："需要java虚拟机解释(解释器)解释执行"[^2]。 6. **即时编译（JIT优化阶段）** - JVM监控代码执行，识别热点代码（频繁执行的代码段）。 - JIT编译器（Just-In-Time Compiler）将热点字节码编译成本地机器码（针对当前硬件平台优化）。 - **优势**：编译后的机器码直接执行，大幅提升性能（例如热点方法调用速度可提升10倍以上$^{[注]}$）。引用[3]强调："JIT即时编译器，是用来提升应用程序代码执行效率的技术。当字节码指令被Java虚拟机解释执行时，如果有一些指令执行的频率高，称之为热点代码，这些字节码指令会被JIT即时编译器编译成机器码的同时进行部分优化"[^3]。 7. **运行时执行与内存管理（执行阶段）** - 程序在JVM上运行，使用运行时数据区（如堆、栈）。 - JVM提供自动垃圾回收（GC）管理内存，回收无用对象。 - **跨平台性**：所有步骤确保Java程序“一次编写，到处运行”，因为JVM抽象了底层硬件引用[1]。引用[1]说明："Java虚拟机是一台执行Java字节码的虚拟计算机，它拥有独立的运行机制"，且"JVM平台的各种语言可以共享Java虚拟机带来的跨平台性"[^1]。 ### 流程图摘要 ```plaintext Java源代码 (.java) → 编译 (javac) → 字节码 (.class) → 类加载器加载到JVM内存 → 字节码验证 → 解释器初始执行 → JIT编译器优化热点代码为机器码 → 最终高效运行在JVM上 ``` ### 总结 整个流程的核心是JVM作为中介层：源代码先编译为平台无关的字节码，再由JVM通过加载、验证、解释和JIT编译实现高效、安全的执行。这解释了Java的“跨平台”本质——开发者无需关心操作系统细节。引用中提到的组件（如类加载器、JIT）确保了性能优化和动态性[^1][^2][^3][^4]。 [^注]: 性能提升因子$k$取决于硬件和代码特性，JIT优化通常可降低执行时间$t$为$t_{\text{original}} / k$，其中$k > 1$。
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