JVM知识回顾
我们都知道JVM（Java虚拟机）主要划分为以下几个部分：
-
类加载子系统（Class Loader Subsystem）
- 类加载器负责查找和加载类文件（.class文件），它是JVM执行的第一步。类加载器按照类的全限定名定位类文件，将二进制数据流转化为方法区内的运行时数据结构，并最终创建 java.lang.Class 类的实例。
-
运行时数据区（Runtime Data Areas）
- 程序计数器（Program Counter Register） ：每个线程都有一个独立的PC寄存器，用来记录当前线程所执行的字节码指令地址。
- 虚拟机栈（VM Stack） ：每个线程拥有一个私有的栈，用于存储方法调用时的局部变量、操作数栈和动态链接信息等，每一个方法调用都会对应一个栈帧（Stack Frame）。
- 本地方法栈（Native Method Stack） ：与虚拟机栈类似，但服务于 native 方法（非Java语言实现的方法）。
- 堆（Heap） ：所有线程共享的内存区域，主要用于存储对象实例和数组。
- 方法区（Method Area）/ 元空间（Metaspace）（JDK 1.8 及以后） ：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
- 运行时数据区是JVM内存中的一块区域，用于存储程序运行期间产生的各种数据结构。
- 执行引擎（Execution Engine）
- 执行引擎是JVM的核心组件之一，负责执行字节码指令。它可以采用解释器逐条解释执行字节码，也可以使用JIT（Just-In-Time）编译器将热点代码编译成本地机器码以提升性能。
- 本地接口（Native Interface）
- 提供Java代码与操作系统交互的能力，允许Java代码通过JNI（Java Native Interface）调用本地的C/C++代码。
代码执行时JVM如何运行
相信大家对上面这部分很熟悉，但是具体代码在执行过程中分别是怎么对应的呢？
下面我们通过一段代码来看下：
Java
public class Test{
public void hello(int a){
int b = a+1;
}
public static vid main(String args){
Test test = new Test();
test.hello(1);
}
) 这段 Java 代码类 Test 中提供函数 hello() 和主入口函数 main() 的定义和使用。当执行这个程序时，JVM（Java 虚拟机）会按照以下步骤来执行这段代码：
-
编译阶段 ：
- 首先，通过 Java 编译器（如
javac）将这段源代码编译成.class字节码文件。将会生成Test.class文件。大家通过开发工具运行时自动帮我们编译了。
- 首先，通过 Java 编译器（如
-
类加载阶段：
-
当程序启动并执行
Test类的main()方法时，JVM 的类加载器会找到Test.class文件，并将其加载到 JVM 中。 -
加载过程中，类加载器会验证字节码文件的结构、元数据和符号引用，确保它们符合 JVM 规范。同时类的加载需要符合双亲委派模型：
- 内存分配：
- JVM 为
Test类创建对应的类对象，在这个例子中，Test类的字节码信息将被加载到方法区。 - 在执行
main()方法时，遇到Test test = new Test();这一行，JVM 会在堆区为Test对象分配内存空间，并调用其构造函数初始化对象。Test类的一个实例（即test对象）会被分配在堆上。
- 方法执行：
-
它会在当前线程的Java方法栈上为
hello()方法创建一个新的栈帧，用于存放局部变量表、操作数栈和其他运行时信息。 -
局部变量表中分配空间给形参
a并初始化为传入的值 1。 -
根据字节码指令计算
a+1，并将结果赋值给局部变量b。 -
执行完毕后，
hello()方法完成其逻辑且无返回值，因此栈帧被弹出，控制权返回到main()方法的栈帧。 -
如果程序中使用了 native 方法（本地方法），那么本地方法栈将会涉及到，但在这里并没有使用 native 方法。
-
当执行到
test.hello(1);时，JVM 查找hello()方法的字节码指令并开始执行。 -
下面是运行时数据区的结构：
这里是一段代码，当是一个服务时就涉及运行时数据区的垃圾回收了，之前的文章有过介绍，参考：面试官问我JVM如何找到垃圾!
下面是常见JVM参数的设置：
-
-Xms：设置堆的初始大小。
-
-Xmx：设置堆的最大大小。
-
-Xmn：设置年轻代的大小。
-
-Xss：设置线程栈的大小。
-
-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize：设置永久代的初始大小和最大大小（在Java 8及之前的版本中使用）。
-
-XX:MaxMetaspaceSize：设置元空间的最大大小（在Java 8及之后的版本中替代了永久代）。
-
-XX:NewRatio：设置年轻代与老年代的比例。
-
-XX:MaxTenuringThreshold：设置对象在年轻代中经过多少次垃圾回收后进入老年代。
-
-XX:SurvivorRatio：设置Eden区和两个Survivor区的比例。
-
-XX:+UseParallelGC 或 -XX:+UseConcMarkSweepGC 等：选择垃圾回收器。
至此我们通过一段代码知道这些JVM组件共同协作，使得JVM能够加载、验证、执行Java字节码，并提供平台无关性、自动内存管理和安全性保障等特性。