JVM运行流程 - 技术栈

⭐ 作者：小胡_不糊涂

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JVM

[1. 运行流程](#1. 运行流程)
[2. 运行时数据区](#2. 运行时数据区)
- [2.1 堆（线程共享）](#2.1 堆（线程共享）)
- [2.2 Java虚拟机栈（线程私有）](#2.2 Java虚拟机栈（线程私有）)
- [2.3 本地方法栈（线程私有）](#2.3 本地方法栈（线程私有）)
- [2.4 程序计数器（线程私有）](#2.4 程序计数器（线程私有）)
- [2.5 方法区（线程共享）](#2.5 方法区（线程共享）)
[3. 数据内存区域划分](#3. 数据内存区域划分)

JVM 是 Java Virtual Machine 的简称，意为 Java虚拟机。
虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件功能的、运⾏在⼀个完全隔离的环境中的完整计算机系统。

1. 运行流程

程序在执⾏之前先要把java代码转换成字节码（class⽂件），JVM ⾸先需要把字节码通过⼀定的⽅式--类加载器（ClassLoader） ，把⽂件加载到内存中运⾏时数据区（Runtime Data Area） ，⽽字节码⽂件是 JVM 的⼀套指令集规范，并不能直接交个底层操作系统去执⾏，因此需要特定的命令解析器执⾏引擎（Execution Engine），将字节码翻译成底层系统指令再交由CPU去执⾏，⽽这个过程中需要调⽤其他语⾔的接⼝**本地库接⼝（Native Interface）**来实现整个程序的功能，这就是这4个主要组成部分的职责与功能。

JVM 主要通过分为以下 4 个部分，来执⾏ Java 程序的，它们分别是：

类加载器（ClassLoader）
运⾏时数据区（Runtime Data Area）
执⾏引擎（Execution Engine）
本地库接⼝（Native Interface）

2. 运行时数据区

JVM 运⾏时数据区域也叫内存布局，但需要注意的是它和 Java 内存模型（(Java Memory Model，简称 JMM）完全不同，属于完全不同的两个概念，它由以下 5 ⼤部分组成：

2.1 堆（线程共享）

**堆的作⽤：**程序中创建的所有对象都在保存在堆中。

堆⾥⾯分为两个区域：新⽣代和⽼⽣代，新⽣代放新建的对象，当经过⼀定 GC 次数之后还存活的对象会放⼊⽼⽣代。新⽣代还有 3 个区域：⼀个 Endn + 两个 Survivor（S0/S1）。

垃圾回收的时候会将 Endn 中存活的对象放到⼀个未使⽤的 Survivor 中，并把当前的 Endn 和正在使⽤的 Survivor 清楚掉。

2.2 Java虚拟机栈（线程私有）

Java 虚拟机栈的作⽤： Java 虚拟机栈的⽣命周期和线程相同，Java 虚拟机栈描述的是 Java ⽅法执⾏的内存模型：每个⽅法在执⾏的同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。

堆内存、栈内存中，栈内存指的就是虚拟机栈。

Java 虚拟机栈中包含了以下 4 部分：

局部变量表：存放了编译器可知的各种基本数据类型(8⼤基本数据类型)、对象引⽤。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进⼊⼀个⽅法时，这个⽅法需要在帧中分配多⼤的局部变量空间是完全确定的，在执⾏期间不会改变局部变量表⼤⼩。简单来说就是存放⽅法参数和局部变量。
操作栈：每个⽅法会⽣成⼀个先进后出的操作栈。
动态链接：指向运⾏时常量池的⽅法引⽤。
⽅法返回地址：PC 寄存器的地址。

线程私有?

由于JVM的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执⾏时间的⽅式来实现，因此在任何⼀个确定的时刻，⼀个处理器(多核处理器则指的是⼀个内核)都只会执⾏⼀条线程中的指令。因此为了切换线程后能恢复到正确的执⾏位置，每条线程都需要独⽴的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独⽴存储。我们就把类似这类区域称之为"线程私有"的内存。

2.3 本地方法栈（线程私有）

本地⽅法栈和虚拟机栈类似，只不过 Java 虚拟机栈是给 JVM 使⽤的，⽽本地⽅法栈是给本地⽅法使⽤的。

2.4 程序计数器（线程私有）

程序计数器的作⽤： ⽤来记录当前线程执⾏的⾏号的。

程序计数器是⼀块⽐较⼩的内存空间，可以看做是当前线程所执⾏的字节码的⾏号指⽰器。

如果当前线程正在执⾏的是⼀个Java⽅法，这个计数器记录的是正在执⾏的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执⾏的是⼀个Native⽅法，这个计数器值为空。

程序计数器内存区域是唯⼀⼀个在JVM规范中没有规定任何OOM情况的区域！

2.5 方法区（线程共享）

方法区的作⽤： ⽤来存储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的。

运⾏时常量池是⽅法区的⼀部分，存放字⾯量 与符号引⽤ 。
字⾯量 : 字符串(JDK 8 移动到堆中) 、final常量、基本数据类型的值。
符号引⽤ : 类和结构的完全限定名、字段的名称和描述符、⽅法的名称和描述符。

3. 数据内存区域划分

堆：存放new出来的对象（成员变量）
栈：存放方法之间的调用关系（局部变量）
方法区/元数据区：存放类对象（类加载之后，存放的位置）（静态变量）
程序计数器：存放每个线程，下一条要执行的指令的地址
1、3是整个Java进程公用一份；2、4是每个线程都有自己的一份