JVM基础详解

╰半夏微凉° 2021-11-23 23:08 305阅读 0赞

# JVM基础解析（一） #

## Java里面有 JDK ,JRE, JVM ,这三者的关系是怎么样的呢？ ##

JDK是编译时环境： 整个Java的核心，包括了Java运行环境JRE、Java工具和Java基础类库

JRE是运行时环境： Java virtual machine（JVM），runtime class libraries和Java application launcher

JVM是运行时环境：整个Java实现跨平台的最核心的部分，所有的Java程序会首先被编译为.class的类文件，这种类文件可以在虚拟机上执行。

JDK包含JRE,JRE包含JVM。

关系如下图：

![1303698-20190715102157223-201187794.png][]

## JVM解析 ##

JVM内存结构如下图：（**绿色标记的堆与方法区为线程共享区，所有线程安全问题都是从这儿引发的； 黄色标记区为线程独享区，和线程安全问题无关**）

**程序计数器(Program Counter)，Java堆(Heap)，Java虚拟机栈(Stack)，本地方法栈(Native Stack)，方法区(Method Area)**

![1303698-20190710103326181-47406976.png][]

**>> 程序计数器(Program Counter)**

主要执行指令

每个Java类编译后都会生成一个 \*.class文件，例如我定义一个 App.java类，内容如下：

App.java

package com.imodule.dataImport;
    
    public class App {
    
    	public int add(){
    		int a = 11;
    		int b = 22;
    		int c = (a+b)*10;
    		return c;
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
    		App app = new App();
    		int result  = app.add();
    		System.out.println("result = "+result);
    	}
    
    }

生成的对应的App.class文件内容如下：(这些内容我们看不懂哈哈哈哈，所以下面会使用javap命令来分解)

App.class

漱壕   4 ;
     
     # $
      #
      %	 & ' (
      # )
      *
      +
      ,
     - . / <init> ()V Code LineNumberTable LocalVariableTable this Lcom/imodule/dataImport/App; add ()I a I b c main ([Ljava/lang/String;)V args [Ljava/lang/String; app result 
    SourceFile App.java   com/imodule/dataImport/App   0 1 2 java/lang/StringBuilder 	result =  3 4 3 5 6 7 8 9 : java/lang/Object java/lang/System out Ljava/io/PrintStream; append -(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; (I)Ljava/lang/StringBuilder; toString ()Ljava/lang/String; java/io/PrintStream println (Ljava/lang/String;)V !  
                 /     *??                              c     <=`
    h>?               
     	    *               	    
         	       q     '?Y?L+?=??Y??	?
    ???          
       
      &          '          
           !    "

我们在windows打开cmd命令窗口，进入App.class文件存在的目录。（我的目录在这里： dataImport\\target\\classes\\com\\imodule\\dataImport\\App.class ，其中开始的 dataImport是我的项目名）

使用命令 javap -c App ，就会在下方输出指令信息

![1303698-20190710105632956-1188801224.png][]

我们可以用一个文件接收输出内容 ，这里将内内容存储在同级目录的 App.txt下

![1303698-20190710105802693-975912343.png][]

最后 Apptxt文件中就会出现 程序计数器需要执行的指令啦(我们会发现指令是按大小顺序排列的，但是不是递增的)

App.txt

Compiled from "App.java"
    public class com.imodule.dataImport.App {
      public com.imodule.dataImport.App();
        Code:
           0: aload_0
           1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
           4: return
    
      public int add();
        Code:
           0: bipush        11
           2: istore_1
           3: bipush        22
           5: istore_2
           6: iload_1
           7: iload_2
           8: iadd
           9: bipush        10
          11: imul
          12: istore_3
          13: iload_3
          14: ireturn
    
      public static void main(java.lang.String[]);
        Code:
           0: new           #2                  // class com/imodule/dataImport/App
           3: dup
           4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
           7: astore_1
           8: aload_1
           9: invokevirtual #4                  // Method add:()I
          12: istore_2
          13: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
          16: new           #6                  // class java/lang/StringBuilder
          19: dup
          20: invokespecial #7                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
          23: ldc           #8                  // String result =
          25: invokevirtual #9                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
          28: iload_2
          29: invokevirtual #10                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
          32: invokevirtual #11                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
          35: invokevirtual #12                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
          38: return
    }

这里我们就来讲一下指令， add()方法里面的指令执行过程：

public int add();  
Code:  
0: bipush 11  \# 将常量 11 压入栈中 （当int取值-1~5采用iconst指令，取值-128~127采用bipush指令，取值-32768~32767采用sipush指令，取值-2147483648~2147483647采用 ldc 指令。）  
2: istore\_1  \# 将数值 11 从操作栈中取出，存储到局部变量 a  
3: bipush 22 \# 将常量 22 压入栈中  
5: istore\_2  \# 将数值 22 从操作栈中取出，存储到局部变量 b  
6: iload\_1  \# 将局部变量 a 加载到操作栈  
7: iload\_2 \# 将局部变量 b 加载到操作栈  
8: iadd \# 执行加运算 局部变量a+b, 结果为33  
9: bipush 10 \# 将常量10压入栈  
11: imul  \# 执行乘运算，(a+b)\*10,结果为 330  
12: istore\_3 \# 将计算结果 330从栈中取出，存储到局部变量 c  
13: iload\_3 \# 将局部变量 c 加载到操作栈  
14: ireturn \# 将结果值返回

**>>Java堆(Heap) 先进先出**

存储对象

实例变量、new出来的对象、数组等信息

关于JVM内存的分配图：(其中永久代为方法区)

![1303698-20190715100151625-106236589.png][]

堆内存中垃圾回收机制回收过程分析~

首先对象会存储堆内存的 年轻代的 Eden区，

进行垃圾回收后 存活的对象会移到 Survivor 去的 From, (From 和 To会一直有一个空间为空，用于来回复制存活对象 大概移动15~16次)

存活的对象会进入老年代

关于GC：

虚拟机在进行MinorGC（新生代的GC）的时候，会判断要进入OldGeneration区域对象的大小，是否大于Old Generation剩余空间大小，如果大于就会发生Full GC。

刚分配对象在Eden中，如果空间不足尝试进行GC，回收空间，如果进行了MinorGC空间依旧不够就放入Old Generation，如果OldGeneration空间还不够就OOM了。

**　虚拟机中存在三种垃圾回收现象，minor GC、major GC和full GC。对新生代进行垃圾回收叫做minor GC，对老年代进行垃圾回收叫做major GC，同时对新生代、老年代和永久代进行垃圾回收叫做full GC。**

**>>Java虚拟机栈(Stack) 后进先出 First in last out**

存储栈帧

栈帧包括 局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口

方法存储在栈里面，一个方法对应一个栈帧。

递归方法,就是自己调用自己，会有N个栈帧存储在栈中，且都符合后进先出的规则。 如果是个死循环就会出现栈溢出： Stackoverflow ................

**>>本地方法栈(Native Stack)**

JNI(Java Native Interface)

本地方法栈，使用native修饰的方法，是指Java调用非Java代码的接口，方法是由非Java语言实现。

DLL（Dinamic Link Library）: 动态链接库文件

**>>方法区(Method Area)**

主要存放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

（比如spring 使用IOC或者AOP创建bean时，或者使用cglib，反射的形式动态生成class信息等）。

ProcessOn绘图工具地址： https://www.processon.com/diagraming/5d254c70e4b0fdb331d8fa9e

转载于:https://www.cnblogs.com/DFX339/p/11162332.html

[1303698-20190715102157223-201187794.png]: /images/20211122/a2f3858ea1904270942319fed4d70632.png
[1303698-20190710103326181-47406976.png]: /images/20211122/3b7155cc06d54ba3b8137ef40af5cdb2.png
[1303698-20190710105632956-1188801224.png]: /images/20211122/c9e87ea8a19b456b88d90c0f24b9a1dd.png
[1303698-20190710105802693-975912343.png]: /images/20211122/8888881a53334524966eb50dcfdbe6bb.png
[1303698-20190715100151625-106236589.png]: /images/20211122/63a8b8a19cbc47228d12daf6c264cb71.png