JVM学习笔记(一):Java虚拟机的简介和基本结构

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近期工作终于可以不用这么忙了,所以趁比较有精力和空余的时间,跑去图书馆把JVM知识学习一下。顺便做做笔记,以防忘记了要到回头来看。

本博文内容大多直接摘抄所看的书籍片段,然后再进行整理,把感觉比较主要和重点的内容记录下来。所以这部分内容最终解释权归原作者所有;还有部分是自己通过查找资料归纳的。

书籍列表(可能会不定期更新):

  • 《实战Java虚拟机:JVM故障诊断与性能优化》,电子工业出版社,葛一鸣著

一、Java虚拟机的种类

维基百科(Wikipedia)给出的一个很完整的目前存在的JVM种类:https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_Java_virtual_machines

种类还是比较多的,但是主流和应用最广的当然只有几个(按流行程度递减):

  • HotSpot VM
  • J9 VM
  • Zing VM

详细介绍,请戳此链接:http://www.zhihu.com/question/29265430/answer/43818804

二、Java虚拟机的基本结构

JVM-structure

1. 类加载子系统

类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class信息,加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外,方法区中可能还会存放运行时常量池信息,包括字符串字面量和数字量(这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射)。

2. Java堆

Java堆在虚拟机启动的时候建立,它是Java程序主要的内存工作区域。几乎所有的Java对象实例都存放于Java堆中。堆空间是所有线程共享的,这是一块于Java应用密切相关的内存区间。

3. 直接内存

直接内存是在Java堆外的、直接向系统申请的内存区间。通常,访问直接内存的速度会优于Java堆。因此出于性能考虑,读写频繁的场合可能会考虑使用直接内存。由于直接内存存在Java堆外,因此它的大小不会直接受限于Xmx指定的最大堆大小。

4. 垃圾回收系统

垃圾回收系统是Java虚拟机的重要组成部分,它可以对方法区、Java堆和直接内存进行回收。其中,Java堆是垃圾收集器的工作重点。Java中所有的对象空间释放都是隐式的,对于不再使用的垃圾对象,垃圾回收系统会在后台默默工作。

5. Java栈

每个Java虚拟机线程都有一个私有的Java栈。一个线程的Java栈在线程创建的时候被创建。Java栈中保存着帧信息、局部变量、方法参数,同时和Java的方法的调用、返回密切相关。

6. 本地方法栈

本地方法栈和Java栈非常类似,最大的不同在于Java栈用于Java方法的调用,而本地方法栈则用于本地方法调用。作为对Java虚拟机的重要扩展,Java虚拟机允许Java直接调用本地方法(通常用C编写)。

7. PC寄存器

Program Counter寄存器也是每个线程私有的空间,Java虚拟机会每一个Java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,这个正在被执行的方法为当前方法。如果当前方法不是本地方法,PC寄存器就会指向当前方法。如果当前方法不是本地方法,PC寄存器就会指向当前正在被执行的指令。如果当前方法是本地方法,那么PC寄存器的值就是undefined。

8. 执行引擎

执行引擎是Java虚拟机的最核心组件之一,它负责执行虚拟机的字节码。现代虚拟机为提高执行效率,会使用即时编译技术将方法编译成机器码后再执行。

如果本文对您有所帮助,可以请作者喝杯咖啡,感谢支持^_^

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