虚拟机的前世今生和JVM内存区域

虚拟机的前世今生

• 首先来看下这张图：
  

HelloWorld.class
为java程序编译后的字节码，JVM为一个小型的操作系统(相当与windows或者你可以理解为linux)，接受该字节码,翻译成一个硬件(操作系统)可以识别的机器码

• 常见的JVM实现有以下几种:
  
• JVM的跨平台与语音无关性:
  

多种语言均可使用

• JVM整体知识模块
  

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JVM 是一个虚拟化的操作系统，所以除了要虚拟指令之外，最重要的一个事情就是需要虚拟化内存，这个虚拟化内存就是我们马上要讲到的 JVM 的内存区域。

JVM内存区域

JVM—操作系统 java虚拟机，class指令。虚拟内存

• java方法的运行与虚拟机栈
  

java每开启一个线程时会创建一块独立的空间(线程私有区)，里面包含虚拟机栈，本地方法栈和程序计数器。
运行时数据区的定义：Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域
Java 引以为豪的就是它的自动内存管理机制。相比于 C++的手动内存管理、复杂难以理解的指针等，Java 程序写起来就方便的多。 所以要深入理解 JVM 必须理解内存虚拟化的概念。
在 JVM 中，JVM 内存主要分为堆、程序计数器、方法区、虚拟机栈和本地方法栈等。 >同时按照与线程的关系也可以这么划分区域：
线程私有区域：一个线程拥有单独的一份内存区域。
线程共享区域：被所有线程共享，且只有一份。
这里还有一个直接内存，这个虽然不是运行时数据区的一部分，但是会被频繁使用。你可以理解成没有被虚拟机化的操作系统上的其他内存（比如操作 系统上有 8G 内存，被 JVM 虚拟化了 3G，那么还剩余 5G， JVM 是借助一些工具使用这 5G 内存的，这个内存部分称之为直接内存）

• java方法的运行与虚拟机栈
  虚拟机栈是线程运行 java 方法所需的数据，指令、返回地址。其实在我们实际的代码中，一个线程是可以运行多个方法的。 比如：
  

这段代码很简单，就是起一个 main 方法，在 main 方法运行中调用 A 方法，A 方法中调用 B 方法，B 方法中运行 C 方法。
我们把代码跑起来，线程 1 来运行这段代码， 线程 1 跑起来，就会有一个对应 的虚拟机栈，同时在执行每个方法的时候都会打包成一个栈帧。
比如 main 开始运行，打包一个栈帧送入到虚拟机栈。

C 方法运行完了，C 方法出栈，接着 B 方法运行完了，B 方法出栈、接着 A 方法运行完了，A 方法出栈，最后 main
方法运行完了，main 方法这个栈帧就 出栈了。 这个就是 Java
方法运行对虚拟机栈的一个影响。虚拟机栈就是用来存储线程运行方法中的数据的。而每一个方法对应一个栈帧

• 虚拟机栈
  

栈的数据结构：先进后出(FILO)的数据结构，
虚拟机栈的作用：在 JVM 运行过程中存储当前线程运行方法所需的数据，指令、返回地址。
虚拟机栈是基于线程的：哪怕你只有一个 main() 方法，也是以线程的方式运行的。在线程的生命周期中，参与计算的数据会频繁地入栈和出栈，栈的生 命周期是和线程一样的。 虚拟机栈的大小缺省为 1M，可用参数 –Xss 调整大小，例如-Xss256k。
参数官方文档（JDK1.8）:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html
栈帧：在每个 Java 方法被调用的时候，都会创建一个栈帧，并入栈。一旦方法完成相应的调用，则出栈。 栈帧大体都包含四个区域：(局部变量表、操作数栈、动态连接、返回地址)

• 程序计数器

较小的内存空间，当前线程执行的字节码的行号指示器；各线程之间独立存储，互不影响。 (白话文：用来记录程序行号)

• 栈帧执行对内存区域的影响

对 class 进行反汇编 javap–cXXXX.class
字节码助记码解释地址：https://cloud.tencent.com/developer/article/1333540

在 JVM 中，基于解释执行的这种方式是基于栈的引擎，这个说的栈，就是操作数栈

面试：站在操作系统层面解释一下JVM
操作数栈：执行引擎的一个工作区
操作系统:
CPU+缓存+主内存
java版的mini操作系统(JVM)：
JVM执行引擎+操作数栈+栈，堆