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JVM整体框架

 整体架构图

1. 类加载子系统

Java的动态类加载功能由类加载器子系统处理。它在运行时，而不是编译时首次引用类的时候加载、链接、并初始化类文件。

1.1 加载

类将通过此组件加载。Boot Strap Class Loader，Extension Class Loader和Application Class Loader是有助于实现的三个类加载器。

• BootStrap Class Loader——负责加载来自于Bootstrap类路径的类，就是rt.jar。此加载程序将给予最高优先级。

• Extension Class Loader——负责加载在ext文件夹（jre lib）内的类。

• Application Class Loader——负责加载应用程序级类路径，路径提到环境变量等

上面的类记载器在加载类文件时遵循Delegation Hierarchy 算法。

1.2 链接

• 验证——字节码验证器将验证生成的字节码是否正确，如果验证失败，我们将得到verification error。

• 准备——对于所有的静态变量，内存将被分配和配置默认值。

• 解决——所有的符号存储器引用都将替换为来自Method Area的原始引用。

1.3 初始化

这是类加载的最后阶段，这里所有的静态变量都将被赋予原始值，并执行静态块。

2. 运行时数据区

2.1 方法区

所有的类级别数据将存储在这里，包括静态变量。每个JVM只有一个方法区，并且它是一个共享资源。

2.2 堆区

所有对象及其对应的实例变量和数组将存储在这里。每个JVM也有一个堆区域。由于方法和堆区域共享多个线程的内存，因此所存储的数据非线程安全。

2.3 栈区

对于每个线程，将创建一个单独的运行时栈。对于每个方法调用，将在堆栈存储器中产生一个条目，称为堆栈帧。所有局部变量将在堆栈内存中创建。堆栈区域是线程安全的，因为它不是共享资源。堆栈帧分为三个子元素：

• 局部变量数组：与方法相关，涉及局部变量，并在此存储相应的值

• 操作数堆栈：如果需要执行任何中间操作，操作数堆栈将充当运行时工作空间来执行操作

• 帧数据：对应于方法的所有符号存储在此处。在任何异常的情况下，捕获的区块信息将被保持在帧数据中

2.4 PC寄存器

每个线程都有单独的PC寄存器，用于保存当前执行指令的地址，一旦指令执行，PC寄存器将更新到下一条指令。

2.5 本地方法栈

本地方法堆栈保存本地方法信息。对于每个线程，将创建一个单独的本地方法堆栈。

3. 执行引擎

分配给运行时数据区的字节码将由执行引擎执行。执行引擎读取字节码并逐个执行它。

3.1 解释器

解释器解释字节码较快，但执行慢。解释器的缺点是当一个方法被多次调用时，每次都需要新的解析。

3.2 JIT编译器

JIT编译器消除了解释器的缺点。执行引擎将在转换字节码时使用解释器的帮助，但是当它发现重复的代码时，它使用JIT编译器，编译器会编译整个字节码并将其更改为本地代码。这个本地代码将直接用于重复的方法调用，从而提高系统性能。

• 中间代码生成器：生成中间代码

• 代码优化器：负责优化上面生成的中间代码

• 目标代码生成器：负责生成机器代码或本地代码

• 分析器：一个特殊组件，负责查找热点，即该方法是否被多次调用

3.3 垃圾收集器

收集和删除未引用的对象。可以通过调用“System.gc()”触发垃圾收集器，但不能保证执行。

JVM的垃圾回收收集创建的对象。

4. 本地方法接口

JNI将与本地方法库进行交互，并提供执行引擎所需的本地库。

5. 本地方法类库

它是执行引擎所需的本地库的集合