Java 程序在 JVM 中是怎样执行的?(一定要看到最后)

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我们都知道 Java 程序是运行在 JVM 中的。但你可能不知道一个 Java 程序在 JVM 中是怎样执行的。今天,就和大家来一探究竟。

首先,来看一下 JVM 的运行时数据区域划分:

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程序计数器:字节码执行指示器,实时记录字节码执行的行号,线程私有。

虚拟机栈:也是线程私有的,它主要用来为方法提供服务。一个方法被执行的时候,会创建一个栈帧,用来存放局部变量表、方法出口等信息。方法被调用时栈帧入栈,执行结束时栈帧出栈。

本地方法栈:与虚拟机栈类似,只不过它的服务对象是本地(Native)方法。

堆:堆可谓是与程序员打交道最多的一块区域了,也是 JVM 中最大的一块内存区域了。它里面主要用来存放的就是对象,垃圾回收主要就是针对这个区域。

对于程序员来说,堆和栈(虚拟机栈)是与我们关系最紧密的部分。面向对象的核心成员就是对象和对象的行为(也就是方法),而堆和栈刚好是管着两块儿的。

让我们回到标题中提出的问题:Java 程序在 JVM 中是怎样执行的呢?先看一段很简单的代码:

public class Example {
   public static void main(String[] args) {
       a();
  }

   public static void a() {
       int a = 1;
       b();
  }

   public static void b() {
       User b = new User();
  }
}

代码很简单,一个类,main() 方法调用 a() 方法,a() 方法中定义了一个 int 变量 a,然后调用 b() 方法,b() 方法中 new 了一个 User 对象 b。

想要弄明白这个问题,你需要一丢丢的前置知识:

  • 栈中的局部变量表用于存放 Java 的基本类型和引用类型

  • 实例对象存放在堆内,栈中有对应的引用类型指向该实例的内存地址

OK,下面用一个动画来展示一下上面那段代码是如何在 JVM 中运行的:

可以结合下面的文字说明一起来看:

  • 程序运行
  • main() 方法入栈
  • a() 方法被调用,入栈
  • 基本类型 a 变量在栈中被创建
  • b() 方法被调用,入栈
  • 引用类型 b 在栈中被创建
  • User 类型的实例在堆中被创建
  • 将 User 实例的内存地址指向引用类型 b
  • b() 方法执行结束,b 变量销毁,断开对 User 实- 例的引用,出栈
  • a() 方法执行结束,a 变量销毁,出栈
  • 垃圾回收将不再被引用的 User 实例回收掉
  • main() 方法执行结束,出栈
  • 程序执行结束

打完收工。技术聊完了,下面我们聊点正事儿!

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