每个Java开发人员都知道字节码经由JRE(Java运行时环境)执行。但他们或许不知道JRE其实是由Java虚拟机(JVM)实现,JVM分析字节码,解释并执行它。作为开发人员,了解JVM的架构是非常重要的,因为它使我们能够编写出更高效的代码。本文中,我们将深入了解Java中的JVM架构和JVM的各个组件。

JVM

虚拟机是物理机的软件实现。Java的设计理念是WORA(Write Once Run Anywhere,一次编写随处运行)。编译器将Java文件编译为Java .class文件,然后将.class文件输入到JVM中,JVM执行类文件的加载和执行的操作。请看以下的JVM架构图:

JVM是如何工作的?

如上面架构图所示,JVM分为三个主要子系统:

  1. 类加载器子系统(Class Loader Subsystem)
  2. 运行时数据区(Runtime Data Area)
  3. 执行引擎(Execution Engine)

1. 类加载器子系统

Java的动态类加载功能由类加载器子系统处理,处理过程包括加载和链接,并在类文件运行时,首次引用类时就开始实例化类文件,而不是在编译时进行。

1.1 加载

Boot Strap类加载器,Extension类加载器和Application(类加载器是实现类加载过程的三个类加载器。

(1) Boot Strap类加载器:负责从引导类路径加载类,除了rt.jar,它具有最高优先级;

(2) Extension 类加载器:负责加载ext文件夹(jre \ lib)中的类;

(3) Application类加载器:负责加载应用程序级类路径,环境变量中指定的路径等信息。

上面的类装载器在加载类文件时遵循委托层次算法(Delegation Hierarchy Algorithm)。

1.2 链接

(1) 验证(Verify):字节码验证器将验证生成的字节码是否正确,如果验证失败,将提示验证错误;

(2) 准备(Prepare):对于所有静态变量,内存将会以默认值进行分配;

(3) 解释(Resolve):有符号存储器引用都将替换为来自方法区(Method Area)的原始引用。

1.3 初始化

这是类加载的最后阶段,所有的静态变量都将被赋予原始值,并且静态区块将被执行。

2. 运行时数据区

运行时数据区可分为5个主要组件:

(1) 方法区(Method Area):所有的类级数据将存储在这里,包括静态变量。每个JVM只有一个方法区,它是一个共享资源;

(2) 堆区域(Heap Area):所有对象及其对应的实例变量和数组将存储在这里。每个JVM也只有一个堆区域。由于方法和堆区域共享多个线程的内存,所存储的数据不是线程安全的;

(3) 堆栈区(Stack Area):对于每个线程,将创建单独的运行时堆栈。对于每个方法调用,将在堆栈存储器中产生一个条目,称为堆栈帧。所有局部变量将在堆栈内存中创建。堆栈区域是线程安全的,因为它不共享资源。堆栈框架分为三个子元素:

  • 局部变量数组(Local Variable Array):与方法相关,涉及局部变量,并在此存储相应的值
  • 操作数堆栈(Operand stack):如果需要执行任何中间操作,操作数堆栈将充当运行时工作空间来执行操作
  • 帧数据(Frame Data):对应于方法的所有符号存储在此处。在任何异常的情况下,捕获的区块信息将被保持在帧数据中;

(4) PC寄存器(PC Registers):每个线程都有单独的PC寄存器,用于保存当前执行指令的地址。一旦执行指令,PC寄存器将被下一条指令更新;

(5) 本地方法堆栈(Native Method stacks):本地方法堆栈保存本地方法信息。对于每个线程,将创建一个单独的本地方法堆栈。

3 执行引擎

分配给运行时数据区的字节码将由执行引擎执行,执行引擎读取字节码并逐个执行。

(1) 解释器:解释器更快地解释字节码,但执行缓慢。解释器的缺点是当一个方法被调用多次时,每次都需要一个新的解释;

(2) JIT编译器:JIT编译器消除了解释器的缺点。执行引擎将在转换字节码时使用解释器的帮助,但是当它发现重复的代码时,将使用JIT编译器,它编译整个字节码并将其更改为本地代码。这个本地代码将直接用于重复的方法调用,这提高了系统的性能。JIT的构成组件为:

  • 中间代码生成器(Intermediate Code Generator):生成中间代码
  • 代码优化器(Code Optimizer):负责优化上面生成的中间代码
  • 目标代码生成器(Target Code Generator):负责生成机器代码或本地代码
  • 分析器(Profiler):一个特殊组件,负责查找热点,即该方法是否被多次调用;

(3) 垃圾收集器(Garbage Collector):收集和删除未引用的对象。可以通过调用“System.gc()”触发垃圾收集,但不能保证执行。JVM的垃圾回收对象是已创建的对象。

Java本机接口(JNI):JNI将与本机方法库进行交互,并提供执行引擎所需的本机库。

本地方法库(Native Method Libraries):它是执行引擎所需的本机库的集合。

转载自 http://geek.csdn.net/news/detail/131976

[转]一图读懂JVM架构解析的更多相关文章

  1. 【Zigbee技术入门教程-02】一图读懂ZStack协议栈的基本架构和工作机理

    [Zigbee技术入门教程-02]一图读懂ZStack协议栈的基本架构和工作机理 广东职业技术学院  欧浩源  ohy3686@foxmail.com Z-Stack协议栈是一个基于任务轮询方式的操作 ...

  2. 一张图读懂https加密协议

    搭建CA服务器和iis启用https:http://blog.csdn.net/dier4836/article/details/7719532 一张图读懂https加密协议 https是一种加密传输 ...

  3. 比传统事务快10倍?一张图读懂阿里云全局事务服务GTS

    近日,阿里云全局事务服务GTS正式上线,为微服务架构中的分布式事务提供一站式解决方案.GTS的原理是将分布式事务与具体业务分离,在平台层面开发通用的事务中间件GTS,由事务中间件协调各服务的调用一致性 ...

  4. 一图读懂k8s informer client-go

    概述 为什么要有k8s informer 我们都知道可以使用k8s的Clientset来获取所有的原生资源对象,那么怎么能持续的获取集群的所有资源对象,或监听集群的资源对象数据的变化呢?这里不需要轮询 ...

  5. 一张图读懂PBN飞越转弯衔接DF航段计算

    飞越转弯衔接TF航段时,转弯外边界与旁切转弯相似,只是在拐角位置直接以风螺旋绘制外边界,大部分切点可以精确计算得到. 飞越转弯衔接DF航段时,转弯外边界全部由风螺旋和它的切线构成,又会有哪些神奇的事情 ...

  6. 一张图读懂PBN飞越转弯衔接TF/CF航段计算

    在PBN旁切转弯的基础上,再来看飞越转弯接TF(或CF)航段,保护区结构上有些相似,只是转弯拐角处的保护区边界有“简化”,其余部分是相近的. FlyOver接TF段的标称航迹有一个飞越之后转弯切入航迹 ...

  7. 【Zigbee技术入门教程-02】一图读懂ZStack协议栈的核心思想与工作机理

    [Zigbee技术入门教程-02]一图读懂ZStack协议栈的核心思想与工作机理 广东职业技术学院  欧浩源   Z-Stack协议栈是一个基于任务轮询方式的操作系统,其任务调度和资源分配由操作系统抽 ...

  8. Java虚拟机系列一:一文搞懂 JVM 架构和运行时数据区

    前言 之前写博客一直比较随性,主题也很随意,就是想到什么写什么,对什么感兴趣就写什么.虽然写起来无拘无束,自在随意,但也带来了一些问题,每次写完一篇后就要去纠结下一篇到底写什么,看来选择太多也不是好事 ...

  9. 一文读懂JVM

    (一)JVM 基础知识 1)Java 是如何实现跨平台的? 注意:跨平台的是 Java 程序,而不是 JVM.JVM 是用 C/C++ 开发的,是编译后的机器码,不能跨平台,不同平台下需要安装不同版本 ...

随机推荐

  1. 【mybatis源码学习】mybtias扩展点

    [1]org.apache.ibatis.reflection.ReflectorFactory 该扩展点,主要是对javaBean对象,进行反射操作. org.apache.ibatis.refle ...

  2. doubleclick-video-skipable

    from:https://support.google.com/adxbuyer/answer/2691733?hl=en Implement skippable functionality usin ...

  3. day 53 js学习之

    ---恢复内容开始--- 1.昨日作业讲解 弄一个上图一样的选择器,可以全选,可以反选,取消 <!DOCTYPE html> <html lang="zh-CN" ...

  4. Distributed Phoenix Chat with PubSub PG2 adapter

    转自:https://www.poeticoding.com/distributed-phoenix-chat-with-pubsub-pg2-adapter/ In this article we’ ...

  5. Gravitee.io Access Management 组件

    Access Management组件在Gravitee.io 主要是进行认证以及权鉴的处理,支持oauth2 以及openid connect 等协议,同时好多功能已经集成在ui 管理界面上了,还是 ...

  6. SAS常用函数

    SAS常用函数 一.数学函数  ABS(x) 求x的绝对值. MAX(x1,x2,…,xn) 求所有自变量中的最大一个. MIN(x1,x2,…,xn) 求所有自变量中的最小一个. MOD(x,y) ...

  7. RTMP、RTSP、HTTP可用的地址

    香港卫视:  rtmp://live.hkstv.hk.lxdns.com/live/hks1 香港财经,rtmp://202.69.69.180:443/webcast/bshdlive-pc 韩国 ...

  8. 推荐一篇文章 《为什么C语言不会过时?》

    <为什么C语言不会过时?>    文章地址 : https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxOTc0NzExNg==&mid=2665515153&a ...

  9. 并发运算lib

    最近对类似于erlang或者golang的并发运算很感兴趣.以下是看到的相关资料. libgo c++,技术:协程,多线程.这是俺发现的用法最漂亮的c++库,用法参考golang CAF 全称c++ ...

  10. mysql之 slow log 慢查询日志

    一. 相关参数: • slow_query_log ◦ 是否开启慢查询日志 • slow_query_log_file ◦ 慢查询日志文件名, 在 my.cnf 我们已经定义为slow.log,默认是 ...