Java程序运行原理

概念介绍：


JVM运行时数据区：包含所有运行时所需要的数据和代码

方法区：存放所有类、常量、静态变量、编译后代码的内存区域（所有线程都访问该区域存储的信息，所以为线程共享部分）

堆内存：存放对象和数据的内存区域（所有线程都可以访问该区域的对象和数据，所以为线程共享部分，所有运行时创建的对象实例全部存放在此区域，运行时间久了需要的内存会越来越大，超出最大内存后出现OutOfMemroyError错误，所以需要垃圾回收器管理，清理不必要的内存）

本地方法栈： 本地方法栈的功能和特点类似于虚拟机栈，均具有线程隔离的特点以及都能抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常 。 不同的是，本地方法栈服务的对象是JVM执行的native方法，而虚拟机栈服务的是JVM执行的java方法。（native方法不受java程序员控制，不需要关注）

程序计数器：记录当前线程执行字节码的位置，存储的是字节码指令地址，如果执行Native方法，则计数器值为空（CPU会执行多个任务，来回在不同任务之间进行切换，当线程执行到某一步还未执行完成切换后，待下次切换回该线程需要通过该位置恢复到正确的执行位置继续执行未完成的任务，而Native方法非java虚拟机执行，所以不需要记录计数器值）

虚拟机栈：线程执行代码所需要的空间，内包含栈帧，默认空间大小1M（一个方法对应一个栈帧，利用了栈数据结构“后进先出”的特性，先执行的方法后结束，后执行的方法先结束，无限递归或循环或许可以引发栈内存溢出StackOverflowError）


局部变量：方法中定义的变量，方法对应栈帧，局部变量则对应方法中定义的变量

栈帧：每个方法执行所需要的局部变量、操作数栈、动态链接、方法返回地址、附加信息等（运行时将局部变量及操作压入栈中，需要运算时将相应的变量和操作出栈，运算完毕后入栈等待下一次运算，动态链接即为引用，引用局部变量对应存放在堆内存中的数据，方法返回地址即为对应堆内存地址，返回结果将存入此地址）

操作数栈：指令运算需要的栈空间（例如1+2，则会将1和2分别入栈，然后出栈做加法运算后将结果3继续入栈，以便后续使用）


当我们需要运行一个java应用时，首先需要将java代码通过编译转换为java虚拟机可执行的字节码文件


接下来开始运行，以下我是对一个class字节码程序运行的理解：

1. 开启一个线程开始执行main方法，即开辟一块空间作为虚拟机栈，将main函数对应栈帧入栈

2. 按照字节码顺序将函数中局部变量和操作等依次放入操作数栈，执行对应操作后出栈

3. 若调用方法则继续将该方法对应栈帧入栈至虚拟机栈，然后同第2步执行，若该方法中还有调用方法则同第3步执行（依此类推，递归），全部指令执行结束后栈帧从虚拟机栈出栈（后进先出，在执行上层方法下一条指令前结束出栈）

4. 最后在main函数对应字节码指令全部执行完毕，从虚拟机栈出栈（先进后出），线程任务结束

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