JVM运行的基本流程

目录

• 前言
• • JVM之运行流程
  • JVM之基本结构
  • JVM之内存空间：方法区、java堆、java栈、本地方法栈
  • • 方法区
    • java堆(Heap 堆)
    • java栈(Stack 栈)
    • 本地方法栈
  • 总结

前言

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因为在很多学习的途中，如果你想去理解一个东西的本质的话，肯定得去挖掘知识的底部。

在java中，JVM一直是java知识里面进阶阶段的重要部分。
如果希望在java领域研究的更深入，那JVM则是如论如何也避开不了的话题

所以今天我就给大家带了大概的JVM的一些介绍┗( ▔, ▔ )┛

JVM之运行流程

作为一名Java使用者，掌握JVM的体系结构也是必须的的，实际上说白点就是你运行main方法的时候是怎么走的。
可以看如下图:

简单的来理解，就是：

① Java源文件—->编译器（工具）—->字节码文件
② 字节码文件—->JVM（工具）—->机器码

嗯，如果还是不太懂得话可以演示一番：
比如写这行代码：

public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.print(“Hello world”);
}
}

咱们可以去想它是怎么运行的呢？

大家看到那个加载配置了吗，其中的jvm.cfg文件，有兴趣的可以去找找
比如我的：

这个文件有什么用呢？
可以通过jvm.cfg文件找到对应的jvm.dll ，jvm.dll则是java虚拟机的主要实现。接下来会初始化JVM,并且获取JNI接口，什么是JNI接口，就是java本地接口。通过JNI接口（它还常用于java与操作系统、硬件交互），找到class文件后并装载进JVM，然后找到main方法，最后执行

额，可以普及下，JVM虚拟机有几种
在17年的时候有三种：

① Sun公司的HotSpot；
② BEA公司的JRockit；
③ IBM公司的J9 JVM；

嗯，有资料说：
由于Sun公司和BEA公司都被oracle收购，jdk1.8将采用Sun公司的HotSpot和BEA公司的JRockit两个JVM中精华形成jdk1.8的JVM。

哎，现在我们别管谁的，我们的任务是去理解原理不是吗 (’’)シ┳━┳

对了，我这是简单的说明而已，其实在 java源文件----->class文件的时候，大家不想知道怎么去转的吗？
额，有兴趣的可以去学习学习：

1. Java源码编译机制
2. 类加载机制
3. 类执行机制

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JVM之基本结构

ok,看了上面对JVM的流程，大概也有一点概念了吧，在将java源文件转为class文件后，接下来接手的就是JVM了，也就是最后转为机器码。
如图：

为了大家着想，不清楚的可以直接看下面：

嘛，看到这个东西实际上就是JVM的基本结构，
内存空间又称为：《Java 虚拟机运行时数据区域》

在运行过程中，各个模块分工合作，最终是由执行引擎完成class文件的执行

接下来给大家详细介绍下内存空间里的各个模板；

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JVM之内存空间：方法区、java堆、java栈、本地方法栈

JVM内存空间包含：方法区、java堆、java栈、本地方法栈。

方法区

简单的说：
-----方法区是各个线程共享的区域，存放类信息、常量、静态变量。

细得说：
----- 静态变量+常量+类信息+运行时常量池存在方法区中，实例变量存在堆内存中。

就没啥了，重点在堆和栈

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java堆(Heap 堆)

java堆也是线程共享的区域，
我们的类的实例就放在这个区域，可以想象你的一个系统会产生很多实例，因此java堆的空间也是最大的。如果java堆空间不足了，程序会抛出OutOfMemoryError异常。

也就是（Heap 堆）

往细得走（有兴趣的可以看看）：
堆这块区域是JVM中最大的，应用的对象和数据都是存在这个区域，这块区域也是线程共享的，也是 gc 主要的回收区，一个 JVM 实例只存在一个堆类存，堆内存的大小是可以调节的。
又分为三个部分：

① 新生区
新生区是类的诞生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分：伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor pace），所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个：0区（Survivor 0 space）和1区（Survivor 1 space）。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园进行垃圾回收（Minor GC）,将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区。那如果1去也满了呢？再移动到养老区。若养老区也满了，那么这个时候将产生Major GC（FullGCC），进行养老区的内存清理。若养老区执行Full GC 之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”。

重点：
如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：

1. Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。
2. 代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）。

② 养老区
养老区用于保存从新生区筛选出来的 JAVA 对象，一般池对象都在这个区域活跃。

③ 永久区
永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface 的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。

重点：
如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。原因有二：

1. 程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。
2. 大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。

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我还记得在之前做一个简单项目出现了溢出错误结果写了这个代码

<%@ page autoFlush="true"  buffer="1024kb" %>

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java栈(Stack 栈)

java栈
是每个线程私有的区域，它的生命周期与线程相同，一个线程对应一个java栈，每执行一个方法就会往栈中压入一个元素，这个元素叫“栈帧”，而栈帧中包括了方法中的局部变量、用于存放中间状态值的操作栈。

如果java栈空间不足了，程序会抛出StackOverflowError异常，想一想什么情况下会容易产生这个错误，对，递归，递归如果深度很深，就会执行大量的方法，方法越多java栈的占用空间越大。

堆内存与栈内存需要说明：

基础数据类型直接在栈空间分配，方法的形式参数，直接在栈空间分配，当方法调用完成后从栈空间回收。引用数据类型，需要用new来创建，既在栈空间分配一个地址空间，又在堆空间分配对象的类变量 。方法的引用参数，在栈空间分配一个地址空间，并指向堆空间的对象区，当方法调用完成后从栈空间回收。局部变量new出来时，在栈空间和堆空间中分配空间，当局部变量生命周期结束后，栈空间立刻被回收，堆空间区域等待GC回收。方法调用时传入的literal参数，先在栈空间分配，在方法调用完成后从栈空间收回。字符串常量、static在DATA区域分配，this在堆空间分配。数组既在栈空间分配数组名称，又在堆空间分配数组实际的大小。

《上面的都是官方语言，可以看看可以加深理解，可以看图理解哦》

看图就轻松多了吧
这个也就是说你实列化的东西分别放在上面地方去了。

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本地方法栈

就一句话：
本地方法栈角色和java栈类似，只不过它是用来表示执行本地方法的，本地方法栈存放的方法调用本地方法接口，最终调用本地方法库，实现与操作系统、硬件交互的目的。

补充：
PC寄存器，
说到这里我们的类已经加载了，实例对象、方法、静态变量都去了自己改去的地方，那么问题来了，程序该怎么执行，哪个方法先执行，哪个方法后执行，这些指令执行的顺序就是PC寄存器在管，它的作用就是控制程序指令的执行顺序。

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总结

写完这篇后，不知道大家有什么收获没，如果有些专业术语不太了解，也没什么事只要大家能明白JVM的大概流程和功能，就很有收获了。

也许有些东西不太正确，看出来的朋友可以提醒一下，我会改滴

Thanks(?ω?)?希望对大家有所帮助