JVM 基本组成 - 技术栈

一、JVM概述

1. 为什么要学习JVM？

线上系统突然宕机，系统无法访问，甚至直接 OOM;

线上系统响应速度太慢，优化系统性能过程中发现 CPU 占用过高，原因是因为JVM 的 GC次数

过于频繁;

新项目上线，需要对JVM的各种参数进行设置;

面对上述实际工作中产生的问题，都需要对 JVM 有全面的掌握和了解。

2.JDKVJREVJVM

JDK:全称"Java Development Kit"Java开发工具包，提供javac编译器、jheap .jconsole等监控工具;

JRE:全称"Java Runtime Environment"Java 运行环境，提供 class Library 核心类库+JVM ;

JVM:全称"Java Virtual MachineJava 虚拟机，用于运行 Java 应用程序

3.Java程序执行过程

①编译:通过 javac 命令，调用 JDK 编译器，将 *.java 源文件编译成 *.class 字节码文件。

②执行:通过 java 命令，调用 JVM 虚拟机，执行 *.class 字节码文件。

4.跨平台的原因

实现跨平台的原因，主要有两个

①不同的平台，相同的源代码，编译的字节码是相同的，所以字节码文件可以在不同平台"通用"

②不同的平台，执行字节码时，都需要各白的 v 虚拟机版本，用于将字节码翻译成当前平台可以执行的机器码指令;

5.JVM执行方式

JVM 以解释+编译混合模式 ，执行字节码文件。

1.JVM的执行方式以解释执行为主。执行过程中，JVM将每个字节码文件中的每个指令，通过解释器转换成当前平台可以识别的机器码，然后交给CPU 执行。

2.为了提高执行效率,JVM还会在运行期间，JVM通过热点代码的统计分析，识别高频的方法调用，循环体、公共模块等，当超过阈值时，JVM 会基于 JIT即时编译器(just-in-time compiler )将热点

代码转换成机器码，直接交给CPU 执行，提高执行效率。

a.client 模式下默认阈值是 1500 次，在server模式下是 10000 次。

JVM 解释器: 程序执行的时候，解释器首先发挥作用，省去了编译器编译时间，加快程序的执行效率。
JIT 编译器:在程序运行过程中，随着时间的推移， JIT 开始慢慢发挥了作用,把热点代码编译成本地代码后，以后执行相同的代码，即可直接交给CPU 执行，带来更高的执行效率。

6.类加载器

字节码必须通过类加载器，通过加载、验证、解析等校验步骤，将字节码文件中的类，加载至 v 的中运行时数据区，才可以执行字节码。

7.垃圾收集器

JVM 在运行期间，通过 Garbage co1lctor 垃圾收集器，定期对运行时数据区进行垃圾对象的回收，从而实现了内存自动管理。

8.JVM组成结构

JVM由类加载器、运行时数据区、JVM 解释器、JIT 即时编译器、垃圾回收器、本地方法库 等部分组成。

由类加载器完成字节码文件的加载验证和解析，存储至运行时数据区，并由执行引擎中的解释器，完成字节码到机器码的解释执行。同时进行热点代码的统计分析，调用 JIT即时编译器将字节码直接编译成机器码，提高执行效率。JM运行期间的方法调、数据对象统一存放至运行时数据区。

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的运行时数据区（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（NativeInterface）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。
而我们通常所说的 JVM 组成指的是运行时数据区（Runtime Data Area），因为通常需要程序员调试分析的区域就是"运行时数据区"，或者更具体的来说就是"运行时数据区"里面的 Heap（堆）模块。

8.JAVA 程序的执行过程简单来说包括

JAVA 源代码编译成字节码；
字节码校验并把 JAVA 程序通过类加载器加载到 JVM 内存中；
在加载到内存后针对每个类创建 Class 对象；
字节码指令和数据初始化到内存中；
找到 main 方法，并创建栈帧；
初始化程序计数器内部的值为 main ⽅法的内存地址；
程序计数器不断递增，逐条执⾏JAVA字节码指令，把指令执⾏过程的数据存放到操作数栈中（入栈），执行完成后从操作数栈取出后放到局部变量表中，遇到创建对象，则在堆内存中分配⼀段连续的空间存储对象，栈内存中的局部变量表存放指向堆内存的引⽤；遇到⽅法调⽤则再创建⼀个栈帧，压到当前栈帧的上⾯。