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Java虚拟机(一)——基础

Java虚拟机(一)——基础

作者: Jerry_Liang | 来源:发表于2020-04-22 21:30 被阅读0次

    前言


    学习java时,java虚拟机无疑是我们需要了解的较重要的一部分内容,这篇文章主要目的通过简单的例子来串讲关于java虚拟机各部分之间的关系以及作用。

    1.JVM虚拟机组成


    如下图所示,JVM由运行时数据区、以及类装载子系统、字节码执行引擎以及本地方法库(图中未画出)组成。而运行时数据区中包括堆、方法区(元空间)、虚拟机栈(也称栈或线程栈)、本地方法栈和程序计数器。

    image.jpg

    其中紫红色部分的栈、本地方法栈、程序计数器等是私有的,各线程使用时会独立的为其分配内存空间。而黄色部分的堆、方法区等区域的空间是各线程共享的。

    2.示例


    public class Demo {
    
        public static final int A = 123;
        public static User user = new User();
        public int compute(){
            int a = 1;
            int b = 2;
            int c = a + b;
            return c;
        }
        public static void main(String[] args) {
            Demo demo = new Demo();
            demo.compute();
            System.out.println("DONE");
        }
    }
    

    示例相对于比较简单(示例图参照下图),

    image.jpg
    • 首先通过类加载器加载编译好后的Demo.class字节码文件;
    • 在main方法执行时,JVM会在线程栈中为main线程开辟一个独立栈内存空间,同样也会分配程序计数器部分的独立内存空间给线程main,作为该线程执行的程序计数的内存空间;
    • 由于每个方法在执行时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表操作数栈动态链接方法出口等信息。所以在main方法执行时,会为main方法创建一个栈帧,其中局部变量中有demo示例对象的地址引用;
    • 在main方法运行到demo.compute()这段代码时,因其调用了方法compute,为此JVM会在main线程的线程栈中创建compute()方法的栈帧;
    • 在运行 int a = 1; int b = 2;后,会分别将这两个变量存储到局部变量表中;
    • 在执行 int c = a + b;过程中,首先会分别将保存在局部变量表中的a与b的值分别压入操作数栈,然后弹出操作数栈中的两个栈顶元素(此处因为只有两个值,即1和2)做加法操作,并将结果压入操作数栈,最后将操作数栈的结果赋值给局部变量表中的c变量中;
    • compute()方法中的方法出口会保存main方法中执行到的代码行数;
    • 而由于方法区存储的是常量、静态变量与类信息,所以示例代码中的静态常量A以及静态变量对象user都存储在方法区中;
    • 中存储的主要是对象实例和数组,而示例代码中的两个实例对象user与demo都存放在堆中,由于堆一般情况下分配的内存空间是最大的,往往做JVM调优时都是对堆内存做调优。后续会单独出一篇关于堆中的垃圾回收机制,以及基于堆做JVM调优简单示例。

    另外,本地方法 :简单地讲,一个Native Method就是一个java调用非java代码的接口。一个Native Method是这样一个java的方法:该方法的实现由非java语言实现,比如C。java代码中会去调用C等操作系统底层代码(dll文件类似于jar包)。

    本地方法栈:分配本地方法调用时要使用的内存空间。线程需要使用时,都会为线程分配独立的本地方法调用过程中需要使用的内存空间。

    3.小结


    本文主要是通过示例简单串联了各部分的作用,目的是为了避免大家死记硬背JVM中的概念,便于理解。如有错,望指出。

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