【深入理解JVM】JVM的内存结构（堆、栈、GC）

  最近一直在看JVM相关的东西，在这里整理一下，方便以后复盘，有错误的地方欢迎留言。

Java跨平台

  不同操作系统使用的指令不同，JVM 可以将字节码翻译成特定平台下的机器码运行，在不同平台安装对应的 JVM，就可以运行字节码，通过 JVM 这一“中间层”屏蔽了操作系统的差异，不同 JDK 适应不同的操作系统，使Java具有跨平台的特性。

什么是JVM？

   JVM 即 Java Virtual Machine（Java虚拟机） ， 模拟一个计算机来达到计算机所具有的计算功能。屏蔽各计算机硬件和软件之间的差异，使字节码文件可以“到处运行”。

JVM的组成

JVM由四部分组成：

• 类加载器
• 运行时数据区
• 执行引擎
• 本地接口

运行时数据区

   由 堆、栈、程序计数器、本地方法栈、方法区 五部分组成。

由线程共享
由线程独有，每个线程都包含 栈、程序计数器、本地方法栈。

栈

线程中每执行一个方法，栈中进入一个栈帧，栈帧由四部分组成。

• 局部变量表
• 操作数栈
• 动态链接
• 方法出口

public class Test{
    public static void main(String[] args){
         int i = 1;
         int j = 2;
         int k = i + j;
         System.out.println(k);
    }
}

由Test.java说明程序运行时栈中情况。
javac Test.java 编译成Test.class。
javap -c Test.class>Test.txt 将字节码反编译结果输出到Test.txt文件中，内容如下：

Compiled from “Test.java”
public class Test {
public Test();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."")V
4: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: iconst_1
1: istore_1
2: iconst_2
3: istore_2
4: iload_1
5: iload_2
6: iadd
7: istore_3
8: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
11: iload_3
12: invokevirtual #3 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
15: return
}

可以去下列网址查看 iconst_1 JVM字节码指令的含义
https://www.cnblogs.com/tenghoo/p/jvm_opcodejvm.html

大致意思：
  把1放入操作数栈，将1赋给变量 i 存入局部变量，j 同理，将1和2相加为3再赋给变量k。

  程序计数器会记录将要执行的指令行号，这样在挂起后恢复等操作时就可以知道上次执行的位置。

栈帧中的动态链接

这就要说一下静态链接，在类加载过程中包含如下步骤：

  静态链接在类加载过程中的解析阶段进行，将部分符号引用转为直接引用，字节码符号无法直接使用，直接引用类似于地址，这样才可以使用。

  动态链接是在运行时将符号引用转为直接引用。
  方法出口可以理解为方法的 return。

本地方法栈

  在Java之前使用C的很多，Java有些也是用C实现的，Java中也有 native修饰的方法，这样的方法就是用C实现的，这些字符存在本地方法栈中，执行引擎会找C语言的函数库（.dll）。

执行引擎

执行引擎执行字节码的方式：

• 解释执行：一行一行边翻译边执行
• JIT即时编译执行：这里有热点代码的概念，被多次调用的方法或被多次执行的循环体视为热点代码，热点代码会被编译执行，这样效率高点

堆和Full GC

堆 由年轻代、老年代组成。在JVM启动时创建，是GC垃圾回收的主要对象，也是分配存储区最大的一块。
年轻代 由Eden区（伊甸区）、From Survivor、To Survivor组成。

这里需要说一下轻GC（Minor gc）和Full GC。

• 新创建的对象需要放入Eden区，当Eden区满后，GC回收没有被引用的对象，剩余对象放到From Survivor区；
• 当From Survivor区满后，清空From Survivor区，未被回收的对象放入To Survivor区；
• 此时From和To身份互换，From变为To，To变为From，如此循环15次（默认15次），当To区满时，将未被清理的对象放入老年代；
• 当老年代满时，触发Full GC（之前都是Minor GC），由于不同的垃圾回收器机制不同，可能把之前的区都清理，也可能只清理老年区（涉及到垃圾回收器和算法，以后再写一篇补上）。

堆、栈、方法区的爱恨纠葛

   s 学生变量存在栈中，在堆中创建对象，将对象的地址赋给s变量；
堆中的对象实例指向方法区的类模板，通过类模板创建实例对象。