JVM内存模型

JVM包含两个子系统和两个组件

• 类装载子系统（Class loader）

根据给定的全限定名称将class文件加载到JVM内存，转为Class对象

• 运行时数据区（Runtime data area）

即JVM的内存

• 执行引擎 （Exception engine）

也叫解释器，负责解释命令，交由操作系统执行。执行classes中的指令

• 本地库接口 （Native Interface）

本地接口的作用是融合不同的语言为java，所用是其他编程语言交互的接口

运行流程

（1）首先通过编译器把Java代码转换为字节码，类加载器（Class loader）再把字节码加载到内存中，将其放在运行时数据区（Runtime data area）的方法区中

（2）然后使用特定的命令解析器执行引擎 （Exception engine），将字节码翻译成底层系统指令。因为字节码文件只是JVM的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器执行引擎将字节码翻译成底层系统指令。

（3）再将底层系统指令交由CPU去执行，而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口（Native Interface）来实现整个程序的功能。

1 类装载子系统

1.1 四种类加载器

• 启动类加载器 (Bootstrap 类加载器)

加载$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar里所有的class，不是ClassLoader子类

• 扩展类加载器 (Extension 类加载器)

加载java平台中扩展功能的一些jar包,包括SJAVA_HOME/jre/lib/* .jar

或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

• 应用程序类加载器 (Application 类加载器)

加载classpath中指定的jar包及目录中class

• Custom自定义类加载器

应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如ltomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader。

1.2 类装载的执行过程

• 加载：根据查找路径找到相应的class文件然后导入

• 验证：字节码校验器会检生成的字节码是否正确，如果验证失败则会验证错误

• 准备：对于所有静态变量的内存分配和默认值分配

• 识别：解析或识别是从运行时常量池的符号引用中动态具体值的过程

• 初始化：类或接口的初始化由执行类或接口初始化方法构成。这里所有的静态变量与原来的值将被指派，静态块将被执行

2 运行时数据区

结构图如下：

• 方法区（Method Area）

存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据

• 堆（Head 堆）

在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

存储的数据不是线程安全的，堆和常量空间不足则会引发OutOfMemoryError

• 虚拟机栈（VM Statck）

每一个线程创建一个单独的运行时堆栈。对于每一个方法调用，一个称为栈内存栈帧被创建，所有局部变量将被创建在栈内存中。栈区域是线程安全的，因为它不是一个共享资源。

与程序计数器一样，JVM栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。

栈空间用光了会引发StackOverflowError

• 本地方法栈（Native Method Stack）

与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务java方法的，而本地方法栈是为虚拟机使用的 Native 方法服务

• 程序计数器（Program Counter Register）

每个线程必须分开程序计数器登记，当前执行的指令一旦执行，程序计数器(程序计数登记器）更新下一个指令。一块较小的内存空间,它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

3 执行引擎 （Exception engine）

通过类装载器装载的，被分配到VM的运行时数据区的字节码会被执行引擎执行。执行引擎以指令为单位读取Java字节码。它就像一个CPU一样，一条一条地执行机器指令。每个字节码指令都由一个1字节的操作码和附加的操作数组成。执行引擎取得个操作码,然后根据操作数来执行任务,完成后就继续执行下一条操作码。