浅析JVM基本结构

一、Java代码编译和执行

程序员编写Java程序，通过编译器生成.class文件也就是字节码，字节码通过字节码本或网络进入Java运行平台，Java平台由Java虚拟机和Java应用程序接口搭建，字节码进入虚拟机被解释器执行。

简单的说：Java字节码在JRE中运行，JRE由API和JVM构成，JRE分析和执行字节码的核心在于JVM，因此JVM是是实现Java平台无关性，实现程序和操作系统分离的关键。

二、Java虚拟机的体系结构

JVM内部结构主要有三大部分：
1.类加载子系统：将.class文件加载到JVM内存
2.运行时数据区（内存）：存放数据
3.执行引擎：执行运行时数据区内的数据

三、详谈运行时数据区

一个进程包含多个线程，运行时数据区包含堆，方法区，Java栈，本地方法栈和程序计数器。
其中堆和方法区时多个线程共享的，而Java栈，本地方法栈，程序计数器是每个线程独有的。

1、堆：堆则是存放运行时产生的对象的。 和C++不同的是， Java只能在堆中存放对象， 而不能在栈上分配对象， 所有运行时产生的对象全部都存放于堆中， 包括数组。 我们知道， 在Java中， 数组也是对象。一个JVM实例中只有一个堆， 所有线程共享堆中的数据（对象）。在JVM管理的内存中堆区是最大的，也是主要的区域，在虚拟机启动时创建。Java对象占用的内存在堆上实现，因为堆是线程共享的，因此在分配内存时要注意线程安全问题，通常我们采用加锁的形式，但是这样往往开销会很大。
为了提高内存回收的效率，对堆采用分代管理方式：

堆区分为年轻代和老年代
1）年轻代（Young Generation）
对象在被创建时的首先存进年轻代，当年轻代需要回收的时候会触发Minor GC
年轻代=Eden Space+S0+S1，S0和S1大小是相同的，这三个部分的大小都可以自定义。其中Eden区内存是连续的，分配非常快，回收也非常快。如果在执行垃圾回收之后，仍没有足够的内存分配，也不能再扩展，将会抛出OutOfMemoryError:Java Heap Space异常。
2）老年代（Old Generation）
老年代用于存放在年轻代中经过多次垃圾回收任然存活的对象，当老年代满了的时候就需要对老年代进行垃圾回收，老年代的垃圾回收称作Major GC

2、方法区：用来存放类型数据，类所有的字段和方法字节码（静态变量，final定义的常量和类中的field信息，方法信息）不要被名字误导，它不只是存放方法，那么为什么他是共享的，我们可以这样理解，一个程序可能有多个线程会调用一个方法，它从共享区取可以减少内存开销。

在Hotspot虚拟机中（一般我们使用的java都是这个虚拟机），这块区域对应的是持久带代，方法区上的垃圾收集很少，但是在一定情况下它也会被GC，如内存超过，就会抛出异常，它的GC主要针对常量池的内存回收和对已加载类的卸载。
在方法区中还有一部分就是运行时常量区，用于存放编译时期生成的字面常量，符号引用和直接引用，也存放运行时产生的常量，比如String类的intern方法，作用是String维护了一个常量池，如果调用的字符“abc”已经在常量池中，则返回池中的字符串地址，否则，新建一个常量加入池中，并返回地址。

3、Java栈：Java栈是一个线程的执行区域， 它保存着一个线程中的方法的调用状态， 也可以说， 一个Java线程的运行状态， 都由一个Java栈来保存。

4、本地方法栈：用来存放本地方法，支持native方法的执行，存储了每个native方法调用的状态。本地方法栈和Java方法栈运行机制一样，唯一的区别在于Java栈用来执行java方法，而本地方法栈用来执行native方法

5、程序计数器：程序计数器用于存放一条指令的地址， 这条指令就是虚拟机要执行的下一条指令。程序计数器和线程相关联， 每一个线程都有一个程序计数器。由于程序计数器只是记录当前指令地址，所以不存在内存溢出的情况，因此，程序计数器也是所有JVM内存区域中唯一一个没有定义OutOfMemoryError的区域。

举例说明

Object oj = new Object();

1.Object oj表示本地引用，存储在JVM栈的本地变量表中
2.new Object（）作为对象数据存储在堆中
3.堆中还记录了能查询到Object对象的类型数据（接口，方法，field，对象类型等）地址，实际的数据是存储在方法区中的

小结