Java虚拟机基础

Java虚拟机基础

JVM是Java Virtual Machine的缩写。JVM是一个可以将Java字节码转换成机器语言并能被机器(电脑)执行的Java字节码处理引擎。Java字节码是处于Java和机器之间的语言，当其被JVM转化成机器语言时就能被机器执行。

JVM简单介绍

首先简单介绍下Java字节码、JVM以及机器的概念。

当一个Java程序被创建后，后缀为.java的文件也就被创建了。该文件包含多个属性，包括类、方法、对象等等。后缀为.java的文件接着会被Java编译器编译，从而产生后缀为.class的文件（也称为Java字节码文件）。JVM会阅读并理解这个.class文件并将其解释为机器语言，从而能执行这个文件。

JVM这个平台是独立的吗？

Java是平台不独立的因为它需要JVM，虽然JVM是平台独立的。可以运行Java代码的机器上必须要先安装好JVM。在能执行Java字节码的机器上，JVM会解释.class文件并且产生不同的只能被机器理解的机器语言。不同的机器上可能有着不同的操作系统， 例如：Windows、Mac OS、Unix或者Linux。如果机器上没有安装JVM的话，这些操作系统是不能解释Java字节码的，因为一个操作系统只能理解机器语言。JVM将Java字节码转化成机器语言并让它能被操作系统理解和执行。这意味着Java可以运行在任何机器上，前提是该机器上安装了JVM。

JVM的组成

当解释和执行Java字节码的时候，JVM使用了多个组件，例如：栈、寄存器、垃圾回收器等等。接下来让我们对它的组件有个初步的认识：

• 栈：它是方法的参数和本地变量的仓库。它可以被指向不同区域的寄存器熟练控制。

• 寄存器：在JVM中有许多寄存器，比如Vars(指向当前执行环境中第一个局部变量的指针)、Frame(当前环境指针)、PC(程序计数器)和OpTop(操作数栈顶指针)。Vars寄存器指向正在被当前方法使用的本地变量。frame寄存器指向当前执行环境，也就是栈的环境。OpTop寄存器指向运算栈，字节码的指令在这里执行。程序计数器寄存器指向保存字节码的方法区。所有寄存器均为32位。PC用于记录程序的执行。optop,frame和vars用于记录指向Java栈区的指针。

• 方法区：它是保存Java字节码的地方。该区域能被所有线程共享，因此能确保线程同步。 

• 垃圾回收器：它是JVM真正保存Java对象的组件。需要注意的是，Java对象的引用是保存在栈中的，而真正的对象在垃圾回收器中。Java使用垃圾回收机制来释放内存并分配给不同的对象，不像C/C++那样要使用运算符来释放内存。