Java虚拟机概述和基本概念

1.1 Java虚拟机的原理

所谓的虚拟机，就是一台虚拟的机器。他是一款软件，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我们称为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以外，还有BEA的JRockit，目前JRockit和HotSpot都被Oracle收入旗下，大有整合的趋势。

1.2 认识java虚拟机的基本结构

JVM结构

1.3 基本概念说明

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，他是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机制，开发人员无需手工清理，后面会详细介绍。
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。