这是我参与「第四届青训营 」笔记创作活动的第 12 天
本篇文章我们简单介绍下Java虚拟机--JVM基础知识，我们主要从JVM的定义、内存结构等方面来叙述，对JVM知识并不是很了解的同学可以仔细阅读。
JDK，JRE和JVM之间的区别
JVM
JVM（Java虚拟机）是一个抽象机器。它被称为虚拟机，因为它实际上不存在。它是一个规范，提供可以执行Java字节码的运行时环境。它还可以运行那些用其他语言编写并编译为Java字节码的程序。
JVM主要执行以下任务：
- 加载代码
- 验证代码
- 执行代码
- 提供运行时环境
针对此，我们可以得出以下结论：
- JVM是一个能够运行字节码的虚拟机；
- JVM提供的接口不依赖于底层操作系统和机器硬件；
- JVM的以上两点特性，使得Java程序具有一次编译，到处执行的特性 JRE
JRE是Java Runtime Environment的首字母缩写，也被称为Java RTE；它是JVM的实现，是实际存在的。
JRE是一组用于开发Java应用程序的软件工具，用于提供运行时的环境；它包含一组库以及JVM在运行时使用的其他文件。
JDK
JDK是Java Development Kit的首字母缩写，它是一个软件开发环境，用于开发Java应用程序和applet；它是实际存在的。它包含JRE +开发工具。
JDK包含一个私有Java虚拟机（JVM）和一些其他资源，如解释器/加载器（java），编译器（javac），归档器（jar），文档生成器（Javadoc）等，以完成开发Java应用程序。
三者之间关系图
JVM内存结构
运行时数据区域
JVM的内存结构，往往指的就是JVM定义的 运行时数据区域（程序运行时，class文件会被类加载器装载至JVM中，并且JVM会负责程序 运行时的内存管理，而JVM的内存结构，指的就是JVM定义的 运行时数据区域）。
运行时数据区域 简单来说分为了5大块：方法区、堆、程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。
上面的图中，有两种颜色不同的区域，红色的是线程共享区域，绿色的是线程私有区域。
线程共享: 堆、方法区
线程隔离：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器
堆(Heap)
Java堆区具有下面几个特点：
- 存储的是我们new的对象，不存放基本类型和对象引用;
- 由于创建了大量的对象，所以垃圾回收器主要工作在这块区域;
- 线程共享区域，几乎所有类的实例和数组分配的内存都来自于堆;
- 能够发生OutOfMemoryError。
Java堆区 被划分为 新生代 和 老年代， 新生代 又被进一步划分为 Eden 和 Survivor 区，而 Survivor 由 From Survivor 和 To Survivor 组成。将 堆内存 分为这几块区域，主要跟 内存回收 有关（垃圾回收机制）。
方法区（Method Area）
方法区主要是用来存储已被虚拟机加载的 类相关信息：包括类信息、常量池。 方法区是线程共享区域，因此这是线程不安全的区域。
类信息 包括了 类的版本、字段、方法、接口和父类 等信息；
常量池 可以分 静态常量池 和 运行时常量池；
- 静态常量池 主要存储的是 字面量 以及 符号引用 等信息，静态常量池也包括我们说的 字符串常量池;
- 运行时常量池 存储的是 类加载时生成的直接引用 等信息（Java程序运行后，Class文件中的信息被字节码执行引擎加载到了方法区，从而形成了运行时常量池）。
拓展知识：
我们知道 运行时数据区 这个 分区 是JVM的 规范，具体的落地实现，不同的虚拟机厂商可能是不一样的。
在HotSpot虚拟机中，就会常常提到 永久代 这个词。HotSpot虚拟机在 JDK8前 用 永久代 实现了 方法区，而在JDK8中，使用 元空间 来替代 永久代 作为 方法区 的实现。很多其他厂商的虚拟机中其实是没有 永久代 这个概念的。
JDK8中，使用的 元空间 存储不在虚拟机中，而是使用本地内存，JVM 不会再出现方法区的内存溢出，以往永久代 经常因为内存不够用导致抛出OOM异常。
在JDK8版本中，类信息 是存储在 元空间 的；而 常量池 从JDK7开始，从物理存储的角度上看就是在 堆 中。
程序计数器
进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位，一个进程可以包含多个线程，Java线程通过抢占的方法获得CPU的执行权。
Java是多线程的语言，假设线程数大于CPU数，就会出现 线程切换 的现象，线程切换意味着「中断」和「恢复」，那就需要有一块区域来保存「当前线程的执行信息」。
所以，程序计数器用于记录各个线程执行的字节码的地址（分支、循环、跳转、异常、线程恢复等）。它具有以下特点：线程私有，每一个线程都有一个程序计数器，因此它是线程安全的。
虚拟机栈
每个线程在创建的时候都会创建一个虚拟机栈，每次方法调用都会创建一个 栈帧，方法执行完毕后该栈帧就会被销毁，栈帧是以先进后出的方式进出虚拟机栈的。
每个 栈帧 会包含几块内容：局部变量表、操作数栈、动态连接和返回地址。
所以 虚拟机栈 的作用就是：保存方法的局部变量、部分变量的计算并参与方法的调用和返回。
这个区域可能有两种异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出 StackOverflowError异常（通常是递归导致的）；
JVM动态扩展时无法申请到足够内存则抛出 OutOfMemoryError异常。
本地方法栈
本地方法栈跟虚拟机栈的功能类似，虚拟机栈用于管理 Java 函数的调用，而本地方法栈则用于管理本地方法的调用。这里的 本地方法 指的是 非Java方法 ，一般 本地方法 是使用 C语言 实现的。
总结
JVM内存结构 又称为 运行时数据区域 ，主要由五部分组成：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、方法区 和 堆。其中方法区和堆是线程共享的；虚拟机栈、本地方法栈以及程序计数器是线程隔离的。
