JVM的内部结构和启动流程

怼烎@ 2022-09-24 07:27 167阅读 0赞

引言：对于Java工程师来说，JVM一直是一个神秘的存在，对于多线程编程来说，大体都是一知半解；究其根本，一般皆是未曾深入了解一下JVM的内部机制和结构，本文讲深入剖析其中的核心内容：内部结构和启动流程

1. JVM的基本结构和组成

这个是从网络上拿过来的一个非常经典的结构图：

![Center][]   ![Image 1][]

基于上面的图，我们可以发现JVM由：类加载系统／执行引擎／GC垃圾回收系统三个核心系统构成，另外还有内存模式或者内存空间／本地方法库，两个组件构成。

加载器系统完成Class的加载／管理， GC回收系统则使用内存模型来进行内存的回收以及优化管理； 执行引擎负责底层的Class执行的解释执行，会依赖于内存模型进行对象的创建以及管理执行，其执行核心会依赖于不同平台和操作系统的本地方法类库。

内存模型或者空间主要包括：

*   *   堆    分配对象的区域， 我们通常所属的GC回收模型代系结构(eden/s0/s1/tentured)就是说的这个区域

*   *   栈    在方法调用级别的帧栈用以存储方法调用链条，对象／方法／输入输出参数等，迭代调用的栈溢出就是这个位置
     *   方法区   主要是指Permanent区域，存放Class的信息，方法体，Main方法以及常量信息（JDK 7后放到堆中）
     *    本地方法栈  主要存放的是方法执行体中使用的变量和空间需求

堆区域服务于所有的线程访问和请求，栈的区域只服务于单个线程，非共享的区域。

2. 从Java Class的加载过程来看JVM的启动流程

在运行Java程序之时， 一般会进行如下操作：  java  xxxx.class,  下面我们来简要概述其启动的流程：

a.  Java可执行程序会首先查找JRE的位置，基于其位置来寻找JRE的Home位置

b.  寻找JVM.cfg位置。

基于第一步中的JRE位置，在JRE/lib/cpu\_arch(cpu的架构)/JVM.cfg下找到这个文件；通常的cpu类型有： ia64， i386， arm，x86之类。我们通常所用的windows系统一般皆是i386的架构。

在JVM.cfg中存在以下的配置信息：

*   *   \-client KNOWN （客户端模式）  
     *  \-server KNOWN   （服务端模式）
     *  \-hotspot ALIASED\_TO -client   （等同于client模式）
     *  \-classic WARN   （已经推出历史舞台，还有限度支持，将有可能又其它JVM的设置来替代）
     *  \-native ERROR   （不支持，报错）
     *  \-green ERROR （不支持，报错）

在我们的jdk目录中jre\\bin\\server和jre\\bin\\client都有JVM.dll文件存在，而Java正是通过JVM.cfg配置文件来管理这些不同版本的JVM.dll。Client和Server模式是我们目前见到最多的2种模式。

c. 加载JVM.dll文件

基于LoadLibrary来加载dll文件，完成JVM的创建准备工作

d. 初始化JVM

这样就可以在Java中调用JVM的函数了．调用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI\_CreateJavaVM方法获得JNIEnv结构的实例

e. 运行Java程序

JVM初始化结束之后，在启动通过findClass等操作加载Main入口类，调用main方法执行Java程序的后续操作

讲到这里，就基本完成了一个类的加载过程，当然这里仅仅讲到了开始加载Class就结束了，着重想要描述的是JVM的启动过程，大家可以发现，java可执行程序－JRE Home －JVM.cfg --> JVM.dll --> 加载／初始化 －加载class，从而走完JVM的流程

3. 总结  
   以上的知识都是我们后续进行JVM的深入学习和理解的物质基础，在学习JVM的路上，我们刚刚迈出了第一步。

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