jvm入门（1）

1.java虚拟机原理：
所谓虚拟机，就是一台虚拟的机器。它是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令，大体上虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机，大名鼎鼎的Visual Box、VMare就属于系统虚拟机，他们完全是对物理计算机的仿真，提供了一个可运行完整操作系统的软件平台。程序虚拟机典型代表就是Java虚拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在java虚拟机中执行的指令会成为java字节码指令。无论是系统虚拟机还是程序虚拟机，在上面运行的软件都被限制于虚拟机提供的资源中。Java发展至今，出现过很多虚拟机，最初Sun使用的一款叫Classic的Java虚拟机，到现在引用最广泛的是HotSpot虚拟机，除了Sun意外，还有BEA的JRockit，目前JRockit和HotSpot都被Oracle收入旗下，大有整合的趋势。

2.java虚拟机基本结构：

3.各个部分的说明：
1 类加载子系统：负责从文件系统或者网络中加载Class信息，加载的信息 存放在一块称之为方法区的内存空间。

2 方法区：就是存放类信息、常量信息、常量池信息、包括字符串字面量和数字常量等。

3 java堆：在java虚拟机启动的时候建立java堆，它是java程序最主要的内存工作区域，几乎所有的对象实例都存放到java堆中，堆空间是所有线程共享的。

4 直接内存：Java的NIO库允许java程序使用直接内存，从而提高性能，通常直接内存速度会优于java堆。读写频繁的场合可能会考虑使用。

5 每个虚拟机线程都有一个私有的栈，一个线程的java栈在线程创建的时候被创建，java栈中保存着局部变量、方法参数、同时java的方法调用、返回值等。

6 本地方法栈和java栈非常类似，最大不同为本地方法栈用于本地方法调用。java虚拟机允许java直接调用本地方法（通常使用C编写）。

7 垃圾收集系统是java的核心，也是必不可少的，java有一套自己进行垃圾清理的机制，开发人员无需手工清理，我们稍后详细说明。

8 PC（Program Counter）寄存器也是每个线程私有的空间，java虚拟机会为每个线程创建PC寄存器，在任意时刻，一个java线程总是在执行一个方法，这个方法被称为当前方法，如果当前方法不是本地方法，PC寄存器就会执行当前正在被执行的指令，如果是本地方法，则PC寄存器值为undefined,寄存器存放如当前执行环境指针、程序计数器、操作栈指针、计算的变量指针等信息。

9 虚拟机最核心的组件就是执行引擎了，它负责执行虚拟机的字节码。一般会先进行编译成机器码后执行。

4.堆、栈、方法区概念和联系
堆解决的是数据存储的问题，即数据怎么放、放在哪儿。栈解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据。方法区则是辅助堆栈的块永久区（Perm），解决堆栈信息的产生，是先决条件。
我们创建一个新的对象，User：那么User类的一些信息（类信息、静态信息都存在于方法区中）而User类被实例化出来之后，被存储到java堆中的一块内存空间；当我们去使用的时候，都是使用User对象的引用，形如User user = new User();这里的user就是存放在java栈中的，即User真实对象的一个引用。

5.java堆的结构
java堆是和java应用程序关系最密切的内存空间，几乎所有的对象都存放在其中，并且java堆完全是自动化管理的，通过垃圾回收机制，垃圾对象会自动清理，不需要显示地释放。
根据垃圾回收机制不同，Java堆有可能拥有不同的结构。最为常见的就是将整个java堆分为新生代和老年代。其中新生代存放新生的对象或者年龄不大的对象，老年代则存放老年对象。
新生代分为eden区、s0区、s1区，s0和s1也被称为from和to区域，他们是两块大小相等并且可以互换角色的空间。
绝大多数情况下，对象首先分配在eden区，在一次新生代回收后，如果对象还存活，则会进入s0或者s1区，之后每经过一次新生代回收，如果对象存活则它的年龄就加1，当对象达到一定的年龄后，则进入老年代。

6.java栈的结构：
java栈是一块线程私有的内存空间，一个栈，一般由三部分组成：局部变量表、操作数栈和帧数据区。
局部变量表：用于报错函数的参数及局部变量。
操作数栈：主要保存计算过程的中间结果，同时作为计算过程中变量临时的存储空间。
帧数据区：除了局部变量表和操作数栈以外，栈还需要一些数据来支持常量池的解析，这里帧数据区保存着访问常量池的指针，方便程序访问常量池，另外，当函数返回或者出现异常时，虚拟机必须有一个异常处理表，方便发送异常的时候找到异常的代码，因此异常处理表也是帧数据区的一部分。

7.方法区：
java方法区和堆一样，方法区是一块所有线程共享的内存区域，它保存系统的类信息，比如类的字段、方法、常量池等。方法区的大小决定了系统可以保存多少个类，如果系统定义太多的类，导致方法区溢出。虚拟机同样会抛出内存溢出错误。方法区可以理解为永久区（Perm）。