初始JVM
什么是JVM
JVM 全称是 Java Virtual Machine，中文译名 Java虚拟机。JVM 本质上是一个运行在计算机上的程序，他的职责是运行Java字节码文件。
Java源代码执行流程如下：
分为三个步骤：
1、编写Java源代码文件。
2、使用Java编译器（javac命令）将源代码编译成Java字节码文件。
3、使用Java虚拟机加载并运行Java字节码文件，此时会启动一个新的进程。
JVM的功能
- 1 - 解释和运行
- 2 - 内存管理
- 3 - 即时编译
解释和运行
对字节码文件中的指令，实时的解释成机器码，让计算机执行。
字节码文件中包含了字节码指令，计算器无法直接执行，Java虚拟机会将字节码文件中的字节码指令实时地解释成机器码，机器码是计算机可以运行的指令。
内存管理
- 自动为对象、方法等分配内存
- 自动的垃圾回收机制，回收不再使用的对象
Java虚拟机会帮助程序员为对象分配内存，同时将不用的对象使用垃圾回收器回收掉，这是对比C和C++这些语言的一个优势。在C/C++语言中，对象的回收需要程序员手动去编写代码完成，如果遗漏了这段删除对象的代码，这个对象就会永远占用内存空间，不会再回收。所以JVM的这个功能降低了程序员编写代码的难度。
即时编译
对热点代码进行优化，提升执行效率。即时编译可以说是提升Java程序性能最核心的手段。
java虚拟机的组成
- 类加载子系统：核心组件类加载器，负责将字节码文件中的内容加载到内存中。
- 运行时数据区：JVM管理的内存，创建出来的对象、类的信息等等内容都会放在这块区域中。
- 执行引擎：包含了即时编译器、解释器、垃圾回收器，执行引擎使用解释器将字节码指令解释成机器码，使用即时编译器优化性能，使用垃圾回收器回收不再使用的对象。
类加载器
什么是类加载器
类加载器（ClassLoader）是Java虚拟机提供给应用程序去实现获取类和接口字节码数据的技术，类加载器只参与加载过程中的字节码获取并加载到内存这一部分。
类加载器会通过二进制流的方式获取到字节码文件的内容，接下来将获取到的数据交给Java虚拟机，虚拟机会在方法区和堆上生成对应的对象保存字节码信息。
类加载器的分类
类的声明周期
类的生命周期描述了一个类加载、使用、卸载的整个过程。整体可以分为：
- 加载
- 连接，其中又分为验证、准备、解析三个子阶段
- 初始化
- 使用
- 卸载
双亲委派机制
双亲委派机制指的是：当一个类加载器接收到加载类的任务时，会自底向上查找是否加载过，再由顶向下进行加载。
详细流程：
每个类加载器都有一个父类加载器。父类加载器的关系如下，启动类加载器没有父类加载器：
在类加载的过程中，每个类加载器都会先检查是否已经加载了该类，如果已经加载则直接返回，否则会将加载请求委派给父类加载器。
运行时数据区
Java虚拟机在运行Java程序过程中管理的内存区域，称之为运行时数据区。《Java虚拟机规范》中规定了每一部分的作用。
3.1 程序计数器
程序计数器（Program Counter Register）也叫PC寄存器，每个线程会通过程序计数器记录当前要执行的的字节码指令的地址。
一个程序计数器的具体案例：
在加载阶段，虚拟机将字节码文件中的指令读取到内存之后，会将原文件中的偏移量转换成内存地址。每一条字节码指令都会拥有一个内存地址。
在代码执行过程中，程序计数器会记录下一行字节码指令的地址。执行完当前指令之后，虚拟机的执行引擎根据程序计数器执行下一行指令。
程序计数器会出现内存溢出吗？
内存溢出指的是程序在使用某一块内存区域时，存放的数据需要占用的内存大小超过了虚拟机能提供的内存上限。由于每个线程只存储一个固定长度的内存地址，程序计数器是不会发生内存溢出的。程序员无需对程序计数器做任何处理。
Java虚拟机栈
Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）采用栈的数据结构来管理方法调用中的基本数据，先进后出（First In Last Out）,每一个方法的调用使用一个栈帧（Stack Frame）来保存。
Java虚拟机栈随着线程的创建而创建，而回收则会在线程的销毁时进行。由于方法可能会在不同线程中执行，每个线程都会包含一个自己的虚拟机栈。如下就有两个线程的虚拟机栈，main线程和线程A。
Java虚拟机栈的栈帧中主要包含三方面的内容：
- 局部变量表，局部变量表的作用是在运行过程中存放所有的局部变量
- 操作数栈，操作数栈是栈帧中虚拟机在执行指令过程中用来存放临时数据的一块区域
- 帧数据，帧数据主要包含动态链接、方法出口、异常表的引用
局部变量表
局部变量表的作用是在方法执行过程中存放所有的局部变量。局部变量表分为两种，一种是字节码文件中的，另外一种是栈帧中的也就是保存在内存中。栈帧中的局部变量表是根据字节码文件中的内容生成的。
操作数栈
操作数栈是栈帧中虚拟机在执行指令过程中用来存放中间数据的一块区域。他是一种栈式的数据结构，如果一条指令将一个值压入操作数栈，则后面的指令可以弹出并使用该值。
在编译期就可以确定操作数栈的最大深度，从而在执行时正确的分配内存大小。
帧数据
帧数据主要包含动态链接、方法出口、异常表的引用。
本地方法栈
Java虚拟机栈存储了Java方法调用时的栈帧，而本地方法栈存储的是native本地方法的栈帧。
堆内存
一般Java程序中堆内存是空间最大的一块内存区域。创建出来的对象都存在于堆上。栈上的局部变量表中，可以存放堆上对象的引用。静态变量也可以存放堆对象的引用，通过静态变量就可以实现对象在线程之间共享。
方法区
方法区是存放基础信息的位置，线程共享，主要包含三部分内容：
- 类的元信息，保存了所有类的基本信息
- 运行时常量池，保存了字节码文件中的常量池内容
- 字符串常量池，保存了字符串常量
类的元信息
方法区是用来存储每个类的基本信息（元信息），一般称之为InstanceKlass对象。在类的加载阶段完成。其中就包含了类的字段、方法等字节码文件中的内容，同时还保存了运行过程中需要使用的虚方法表（实现多态的基础）等信息。
运行时常量池
方法区除了存储类的元信息之外，还存放了运行时常量池。常量池中存放的是字节码中的常量池内容。
字节码文件中通过编号查表的方式找到常量，这种常量池称为静态常量池。当常量池加载到内存中之后，可以通过内存地址快速的定位到常量池中的内容，这种常量池称为运行时常量池。
方法区的实现
JDK7及之前的版本将方法区存放在堆区域中的永久代空间，堆的大小由虚拟机参数来控制。
JDK8及之后的版本将方法区存放在元空间中，元空间位于操作系统维护的直接内存中，默认情况下只要不超过操作系统承受的上限，可以一直分配。
字符串常量池
方法区中除了类的元信息、运行时常量池之外，还有一块区域叫字符串常量池(StringTable)。
字符串常量池存储在代码中定义的常量字符串内容。比如"123" 这个123就会被放入字符串常量池。
如下代码执行时，代码中包含abc字符串，就会被直接放入字符串常量池。在堆上创建String对象，并通过局部变量s1引用堆上的对象。
接下来通过s2局部变量引用字符串常量池的abc。
所以s1和s2指向的不是同一个对象，打印出false。
字符串常量池和运行时常量池有什么关系？
早期设计时，字符串常量池是属于运行时常量池的一部分，他们存储的位置也是一致的。后续做出了调整，将字符串常量池和运行时常量池做了拆分。
