快來查看JVM不同組件的概述以及非常有用的圖表。

這是最近在國外論壇看到一個很實用的介紹，分享給大家哦。

每個Java開發人員都知道字節碼將由JRE（Java運行時環境）執行。但是，許多人并不知道JRE是Java虛擬機（JVM）的實現，它可以分析字節碼，解釋代碼并執行它。作為開發人員，了解JVM的體系結構非常重要，因為它使我們能夠更高效地編寫代碼。在本文中，我們將更深入地了解Java中的JVM體系結構以及JVM的不同組件。

什么是JVM？

一個虛擬機是一個軟件實現物理機。Java是根據WORA（可在任何地方運行一次寫入）的概念開發的，該概念可在VM上運行。該編譯器編譯Java文件轉換成一個Java 的.class文件，則該.class文件輸入到JVM，它加載并執行類文件。下圖是JVM的體系結構圖。

JVM體系結構圖

JVM如何工作？

如上面的架構圖所示，JVM分為三個主要子系統：

ClassLoader子系統

運行時數據區

執行引擎

1. ClassLoader子系統

Java的動態類加載功能由ClassLoader子系統處理。它加載，鏈接。并在運行時（而非編譯時）首次引用類時初始化類文件。

1.1加載

類將由此組件加載。BootStrap ClassLoader，擴展ClassLoader和Application ClassLoader是有助于實現該目標的三個ClassLoader。

BootStrap ClassLoader –負責從引導類路徑中加載類，僅用于rt.jar。最高優先級將給予此加載程序。

擴展ClassLoader –負責加載ext文件夾（jre \ lib）內的類。

Application ClassLoader –負責加載應用程序級別的類路徑，提到的環境變量路徑等。

上面的ClassLoader在加載類文件時將遵循委托層次算法。

1.2連結

驗證 -字節碼驗證程序將驗證生成的字節碼是否正確，如果驗證失敗，我們將收到驗證錯誤。

準備 –將為所有靜態變量分配內存并為其分配默認值。

解決 –將所有符號內存引用替換為“方法區域”中的原始引用。

1.3初始化

這是ClassLoading的最后階段；在此，所有靜態變量將被分配原始值，并且將執行靜態塊。

2.運行時數據區

運行時數據區分為五個主要部分：

方法區域–所有類級別的數據（包括靜態變量）都將存儲在此處。每個JVM只有一個方法區域，它是共享資源。

堆區–所有對象及其對應的實例變量和數組將存儲在此處。每個JVM還有一個堆區。由于“方法”和“堆”區域共享多個線程的內存，因此存儲的數據不是線程安全的。

堆棧區–對于每個線程，將創建一個單獨的運行時堆棧。對于每個方法調用，將在堆棧存儲器中創建一個條目，稱為堆棧幀。所有局部變量都將在堆棧存儲器中創建。堆棧區域不是共享資源，因此是線程安全的。堆棧框架分為三個子實體：局部變量數組 –與該方法有關，涉及多少局部變量，并且相應的值將存儲在此處。操作數堆棧 –如果需要執行任何中間操作，則操作數堆棧充當執行該操作的運行時工作區。幀數據 –與該方法相對應的所有符號都存儲在此處。在任何例外情況下，捕獲塊信息將保留在幀數據中。

PC寄存器 –每個線程將具有單獨的PC寄存器，以在執行指令后保存當前執行指令的地址，PC寄存器將用下一條指令進行更新。

本機方法堆棧 –本機方法堆棧保存本機方法信息。對于每個線程，將創建一個單獨的本機方法堆棧。

3.執行引擎

分配給運行時數據區的字節碼將由執行引擎執行。執行引擎讀取字節碼并逐段執行。

解釋器–解釋器解釋字節碼的速度較快，但執行速度較慢。解釋器的缺點是，當多次調用一種方法時，每次都需要新的解釋。

JIT編譯器– JIT編譯器消除了解釋器的缺點。執行引擎將使用解釋器的幫助來轉換字節碼，但是當發現重復的代碼時，它將使用JIT編譯器，該編譯器將編譯整個字節碼并將其更改為本地代碼。此本地代碼將直接用于重復的方法調用，從而提高系統的性能。中間代碼生成器–產生中間代碼代碼優化器–負責優化上面生成的中間代碼目標代碼生成器–負責生成機器代碼或本機代碼Profiler–一個特殊的組件，負責查找熱點，即是否多次調用該方法。

垃圾收集器：收集并刪除未引用的對象。垃圾回收可以通過調用觸發System.gc()，但不能保證執行。JVM的垃圾收集收集創建的對象。

Java本機接口（JNI）：JNI將與本機方法庫進行交互，并提供執行引擎所需的本機庫。

本機方法庫：這是本機庫的集合，這是執行引擎所需的。