JVM结构概述

 

Java虚拟机（JVM）是Java程序的运行环境，它负责将Java字节码转换为机器码并执行。JVM的结构主要包括类加载子系统、运行时数据区、执行引擎、本地接口以及垃圾收集器。

 

1. 类加载子系统（Class Loader Subsystem）

 

类加载子系统负责将Java类加载到JVM中。它实现了类的动态加载、链接（包括验证、准备、解析）和初始化。类加载器从类路径（Classpath）中查找并加载类，确保每个类在JVM中只被加载一次。

 

2. 运行时数据区（Runtime Data Area）

 

运行时数据区是JVM在执行Java程序时使用的内存区域，它包括：

 

• 方法区（Method Area）：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

 

• 堆（Heap）：用于存放对象实例和数组，是GC（垃圾收集器）管理的主要区域。堆内存分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation），年轻代又包括Eden区和两个Survivor区。

 

• Java栈（Java Stack）：每个线程都有一个独立的Java栈，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，支持方法的调用和执行。

 

• 本地方法栈（Native Method Stack）：与Java栈类似，但用于支持本地方法（Native Method）的调用。

 

• 程序计数器（Program Counter Register）：每个线程都有一个独立的程序计数器，用于记录当前线程所执行的字节码的行号指示器，实现多线程的切换和恢复。

 

3. 执行引擎（Execution Engine）

 

执行引擎负责将字节码转换为机器码并执行。它主要包括解释器（Interpreter）和即时编译器（JIT Compiler）。解释器逐条解释字节码并执行，而即时编译器则将热点代码（执行频率高的代码）编译为机器码以提高执行效率。

 

4. 本地接口（Native Interface）

 

本地接口允许Java代码与用其他语言（如C、C++）编写的代码进行交互。通过JNI，Java程序可以调用本地方法库中的函数，实现跨语言的通信和集成。

 

5. 垃圾收集器（Garbage Collector, GC）

 

垃圾收集器负责回收堆内存中不再使用的对象以释放内存空间。GC算法包括标记-清除（Mark-Sweep）、标记-整理（Mark-Compact）、复制（Copying）等。不同的垃圾收集器具有不同的特点和适用场景，如Serial、Parallel、CMS