JVM - 简书

一、JVM、JRE、JDK

JVM，java虚拟机，将.class文件翻译成机器能识别的代码
JRE，java运行时环境，包含JVM以及类库(一些jar包)
JDK，java开发工具包，包含JRE以及一些其他的工具。javac：java编译；jar：打包；javap：反编译；

二、JVM整体模块

知识体系：
内存结构；垃圾回收；类加载；性能调优；JVM自身优化技术；执行引擎；类文件结构；检控工具等

三、JVM内存区域

数据内存区域

java 虚拟机在执行java程序的时候会将其所管的内存划分为若干不同的数据区域。
在JVM中，内存主要分为堆，程序计数器，方法区，虚拟机栈和本地方法栈等。
按照线程划分：

线程私有区域（每个线程单独的内存区域）
线程共享区域（被所有线程共享，只有一份）
直接内存（不是运行时数据区的一部分）

内存图

虚拟机栈

class A{
    public static void main(){
          A()
    }
    public static void A(){
          B()
    }
    public static void B(){
          C()
    }
    public static void C(){
         
    }
}

在上面代码运行时，线程就是运行这段代码，会产生对应的虚拟机栈，执行每一个方法的时候都会打包成一个栈帧。
比如：main方法运行时，就会打包一个栈帧到虚拟机栈中；A方法运行时，打包一个栈帧到虚拟机中......
C方法执行完了，C方法出栈；B方法执行完了，B方法出栈；A方法执行完了，A方法出栈；最后main方法执行完了，main方法出栈。

这就是java程序运行时对虚拟机栈的一个影响，虚拟机栈就是存储线程运行时方法中的数据，每一个方法对应一个栈帧。
虚拟机栈的数据结构：先进后出（FILO）的数据结构
虚拟机栈的作用：在JVM运行过程中存储当前线程运行方法需要的数据，指令，返回地址。
虚拟机栈的生命周期：哪怕只一个main方法，都是以线程的方式执行的，在线程的生命周期中，参与计算的数据频繁的入栈出栈，栈的生命周期和线程是一致的。
虚拟机栈的大小：缺省值是1M。可以通过-Xss调整大小。如果不断的往虚拟机栈中增加栈帧就会报错 StackOverflowError
栈帧：每个方法被调用都会产生一个栈帧，当方法执行完后就会出栈。
栈帧的四大区域：

局部变量表：是一组变量值存储空间，存放方法中的局部变量以及方法的参数，其容量以变量槽(Variable Slot) 为最小单位，java虚拟机规范没有定义一个slot占多大的内存空间，但是规定了一个slot可以存放32位以内的数据类型。

在Java程序编译为Class文件时,就在方法的Code属性中的max_locals数据项中确定了该方法所需分配的局部变量表的最大容量。(最大Slot数量)

一个局部变量可以保存：八大类型数据、局部对象的引用地址以及现在不常用的returnAddress。

操作数据栈：存放方法执行的操作数，先入后出（LIFO），同局部变量一样操作栈的可操作的最大深度也是在编译的时候写到方法的Code属性的max_locals数据项中
数据栈中的元素可以是任意java类型，32位的数据占用一个栈容量，64位的数据占两个栈容量，且方法执行的任意时刻都不会超过max_stacks中设置的最大值
当一个方法刚开始执行的时候，数据栈是空的，随着方法执行和字节码指令的执行，会从局部变量表或者对象实例中复制常量或变量写入到数据栈中，再随着计算将栈中的元素出栈到局部变量表或者返回给方法的调用者，也就是入栈/出栈的。一个完整的方法的执行期间包含多次这样出栈入栈的过程。
动态链接：在一个方法中会调用其他的方法，需要将方法的符号引用转化为其在内存地址中的直接引用，而符号引用存在方法区中的运行时常量池中
java虚拟机栈中，每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈所属方法的符号的引用。持有这个引用的目的就是为了支持方法调用过程中的动态连接。
这些符号引用一部分会在类加载阶段或者第一次使用时就直接转化为直接引用，这类转化称为静态解析。另一部分将在每次运行期间转化为直接引用，这类转化称为动态连接。
返回地址：
恢复上层方法的局部变量表和操作数栈；
把返回值压入调用者栈帧的操作数栈中；
调整程序计数器的值以指向方法调用指令后面的一条指令；
异常的话：（通过异常处理表<非栈帧中的>来确定）

栈帧

程序计数器

是一块较小的内存空间，可看作是当前线程所执行的字节码的行号的指示器。在jvm模型中字节码解释器就是通过更改这个计数器的值来选择下一个需要执行的字节码指令；分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都是基于这个计数器。计数器也是java虚拟机规范中唯一没有规定outOfMemoryError的区域。在任意时刻，一条jvm线程只能执行一个方法的代码，方法可以是java方法，也可以是native方法。
如果执行的是java代码，程序计数器记录虚拟机字节码指令的地址，如果当前执行的是native方法，因为不是jvm来具体执行的，所以程序计数器记录是null。

运行时数据区及 JVM 的整体内存结构

本地方法栈

本地方法栈是用来管理本地方法的调用，本地方法不是java实现的，是C实现的（比如：object.hashcode()方法）
本地方法栈和虚拟机栈非常相似，他服务的对象是native方法。可以认为虚拟机栈和本地方法栈是同一区域。在HotSpot直接把虚拟机栈和本地方法栈合二为一。

方法区

是可供各条线程共享的运行时区域，用于存储被jvm加载的类信息、常亮、静态常量、即时编译后的代码等数据，