浅谈JVM体系结构

1、JVM简介

JVM（Java Virtual Machine），Java虚拟机是在计算机上虚拟出来的机器，但这种虚拟你是看不到的，它是内存中的虚拟机。

2、JVM的组成部分

首先看JVM在机器中的位置，如下图：




从上图可以看到，JVM是运行在操作系统之上的，与硬件没有直接交互。接下来JVM的组成部分。




（1）Class Loader 类加载器

Class Loader的作用是加载类文件到内存中，在这里不对类加载器展开描述。类加载器只负责加载符合类文件结构的类文件到虚拟机中，具体的执行是由Execution Engine执行引擎负责的。

（2）Excution Engine 执行引擎

执行引擎室负责解释命令的，并提交操作系统执行。

（3）Native Interface 本地接口

提供Java与其他编程语言的交互的API。

（4）Runtime Data Area 运行数据区

这是JVM的重要组成部分，所有的java程序被加载到这里。

3、JVM的内存管理

（1）Stack

Stack栈是Java程序的运行区，在线程创建时创建，生命周期与线程相同。栈中的数据存储格式是栈帧（Stack Frame）。栈帧是一个内存区块，是一个有关方法和运行期数据的数据集。其格式如下：




从上图中可以看出，栈帧中主要保存三种数据：输入输出参数，本地变量以及方法内的变量。上图中有两个栈帧，栈帧2是先被调用的方法，首先入栈，在栈帧2的方法内调用了方法1，则方法1对应的栈帧1也入栈，执行完毕后，依次弹出栈帧1和栈帧2，当线程结束后，栈释放内存。

（2）Heap

Heap堆内存在jvm中只存在一个实例。对内存分为3个区域，如下图：




（a）新生代

新生代是类创建、成长和死亡的区域，一个类在这里产生，使用，最后被gc，结束生命。新生代分为两个部分：Eden Space和两个Survivor区域。当Eden Space空间用完时，JVM将此区域仍然存活的对象移动到Survivor 0 区域，然后对Eden Space进行垃圾回收，当Survivor 0 满时，存活对象移动到Survivor 1，当Survivor 1 慢时，则把仍然存活的对象移动到Tenured Space 老年代中。

（b）老年代

存放从新生代中筛选后的java对象。

（c）持久代

持久代是一个常驻内存区域，用于存放JDK本身所携带的Class等元数据，被加载进来的数据时不会被gc的，随JVM的关闭而是否内存。

（3）Method Area

方法区是被所有线程共享。

（4）PC Register

每个线程有一个程序计数器，指向方法区中的方法字节码，由执行引擎读取下一条指令。

（5）Native Method Stack

本地方法栈是为虚拟机使用到的native方法服务。