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【譯】JVM框架說明

tracymac7 / 1346人閱讀

摘要：框架說明開發(fā)者都知道會(huì)執(zhí)行字節(jié)碼。但是可能大多數(shù)人都不知道一個(gè)事實(shí)是的實(shí)現(xiàn)，它分析字節(jié)碼，解釋并執(zhí)行代碼。執(zhí)行引擎字節(jié)碼加載到運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)后，會(huì)被執(zhí)行引擎執(zhí)行。解釋器更快的解釋字節(jié)碼，但是執(zhí)行非常慢。垃圾收集收集并移除不再被使用的對(duì)象。

JVM框架說明

java開發(fā)者都知道JRE(Java Runtime Environment)會(huì)執(zhí)行字節(jié)碼。但是可能大多數(shù)人都不知道一個(gè)事實(shí)：JRE是JVM的實(shí)現(xiàn)，它分析字節(jié)碼，解釋并執(zhí)行代碼。作為一個(gè)開發(fā)者，了解JVM的架構(gòu)是非常重要的，這會(huì)讓我們寫的代碼更有效率。本文會(huì)深入學(xué)習(xí)JVM架構(gòu)和它的各個(gè)重要組件。

什么是JVM

虛擬機(jī)是物理機(jī)器的軟件實(shí)現(xiàn)。JAVA被設(shè)計(jì)成WORA(Write Once Run Anywhere), java程序是運(yùn)行在虛擬機(jī)上的。編譯器將java文件編譯成.class文件，然后將.class文件載入到JVM，這一步會(huì)加載和執(zhí)行class文件。下面的圖是展示了JVM的架構(gòu)。

JVM 架構(gòu)圖

JVM如何工作

如上圖所示，jvm主要分成三個(gè)子系統(tǒng)

類加載系統(tǒng)

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

執(zhí)行引擎

類加載系統(tǒng)

java的動(dòng)態(tài)類加載功能在類加載子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)?shù)谝淮卧谶\(yùn)行時(shí)（不是在編譯時(shí)）涉及到一個(gè)class時(shí)，它會(huì)加載，鏈接并初始化類文件。

加載：類會(huì)通過這個(gè)組件加載。根加載器(rt.jar)，擴(kuò)展加載器(jrelibext)和系統(tǒng)加載器(classpath下的)是其主要的工具。

鏈接：主要分層三步

檢查：判斷其字節(jié)碼是否符合虛擬器要求

準(zhǔn)備：分配靜態(tài)變量的空間，同時(shí)賦缺省值

解析：解析符號(hào)鏈接，鏈接到方法區(qū)的引用上去。

初始化：給靜態(tài)變量賦初值，并執(zhí)行靜態(tài)代碼區(qū)

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)分成5個(gè)組件

方法區(qū)：保存所有類數(shù)據(jù)，包括靜態(tài)變量。一個(gè)jvm對(duì)應(yīng)一個(gè)方法區(qū)。

堆 ：保存所有的對(duì)象，對(duì)象中的變量以及數(shù)組。一個(gè)jvm對(duì)應(yīng)一個(gè)堆。因?yàn)槎鄠€(gè)線程共享一個(gè)方法區(qū)和堆，所以數(shù)據(jù)保存不是線程安全的。

棧：每一個(gè)線程都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)運(yùn)行時(shí)的棧。對(duì)于每一個(gè)方法調(diào)用，都會(huì)在棧中創(chuàng)建一個(gè)棧幀。棧中保存了所有的本地變量。棧是線程安全的，因?yàn)樗蔷€程獨(dú)享資源。

PC寄存器：每個(gè)線程有一個(gè)PC寄存器，用來記錄當(dāng)前執(zhí)行指令的地址，當(dāng)一條指令執(zhí)行完畢，它就會(huì)指向下一條指令。

本地方法棧：保存了本地方法的信息，每個(gè)線程會(huì)創(chuàng)建自己的本地方法棧。

執(zhí)行引擎

字節(jié)碼加載到運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)后，會(huì)被執(zhí)行引擎執(zhí)行。執(zhí)行引擎讀取字節(jié)碼文件，逐個(gè)執(zhí)行。

解釋器：更快的解釋字節(jié)碼，但是執(zhí)行非常慢。其缺點(diǎn)是當(dāng)多次調(diào)用一個(gè)方法時(shí)，每次都會(huì)創(chuàng)建新的解釋器。

JIT編譯器：JIT編譯器彌補(bǔ)了解釋器的缺點(diǎn)。執(zhí)行引擎會(huì)使用解釋器來轉(zhuǎn)換字節(jié)碼，當(dāng)發(fā)現(xiàn)重復(fù)的代碼時(shí)就會(huì)使用JIT編譯器，它會(huì)編譯整個(gè)字節(jié)碼，將之轉(zhuǎn)換為本地代碼，這個(gè)本地代碼會(huì)直接用于多次的方法調(diào)用，以此來改進(jìn)系統(tǒng)的性能。

垃圾收集：收集并移除不再被使用的對(duì)象?？梢酝ㄟ^代碼system.gc()來觸發(fā)垃圾收集，

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