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jvm工作原理怎么回答(jvm工作原理面试)

导语:JVM工作原理

作为一名Java开发者,掌握JVM的体系结构也是很有必要的,了解底层的东西,有助于更好的理解和掌握程序运行中的原理。

一、Java运行原理

说起Java,我们首先想到的是Java编程语言,然而事实上,Java是一种技术,它由四方面组成:Java编程语言、Java类文件格式、Java虚拟机和Java应用程序接口(Java API)。它们的关系如下图所示:

二、JVM的运行原理

基本概念:JVM是可运行Java代码的假想计算机 ,包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收,堆 和 一个存储方法域。JVM是运行在操作系统之上的,它与硬件没有直接的交互。

运行过程:我们都知道Java源文件,通过编译器,能够生产相应的.Class文件,也就是字节码文件,而字节码文件又通过Java虚拟机中的解释器,编译成特定机器上的机器码 。具体如下分为两个步骤:

① Java源文件—->编译器—->字节码文件

② 字节码文件—->JVM—->机器码

每一种平台的解释器是不同的,但是实现的虚拟机是相同的,这也就是Java为什么能够跨平台的原因了 ,当一个程序从开始运行,这时虚拟机就开始实例化了,多个程序启动就会存在多个虚拟机实例。程序退出或者关闭,则虚拟机实例消亡,多个虚拟机实例之间数据不能共享。

3.JVM的体系结构:

(1) Class Loader类加载器:

负责加载 .class文件,class文件在文件开头有特定的文件标示,并且ClassLoader负责class文件的加载等,至于它是否可以运行,则由Execution Engine决定。

(2) Native Interface本地接口:

本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用,它的初衷是融合C/C++程序,Java诞生的时候C/C++横行的时候,要想立足,必须有调用C/C++程序,于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码,它的具体作法是Native Method Stack中登记native方法,在Execution Engine执行时加载native libraies.

(3) Execution Engine 执行引擎:执行包在装载类的方法中的指令,也就是方法。

(4) Runtime data area 运行数据区:

JVM内存,冲整个计算机内存中开辟一块内存存储Jvm需要用到的对象,变量等,运行区数据有分很多小区,分别为:方法区,虚拟机栈,本地方法栈,堆,程序计数器。

4.JVM数据运行区详解:

JVM数据运行区中,栈主要负责运行,堆负责存储,一般来说,JVM调优主要就是优化 Heap堆 和 Method Area 方法区。

(1) Native Method Stack本地方法栈

它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法,在Execution Engine执行时加载native libraies。

(2) PC Register程序计数器

每个线程都有一个程序计算器,就是一个指针,指向方法区中的方法字节码(下一个将要执行的指令代码),由执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不记。

(3) Method Area方法区

方法区是被所有线程共享,所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法如构造函数,接口代码也在此定义。简单说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,此区域属于共享区间。

静态变量+常量+类信息+运行时常量池存在方法区中,实例变量存在堆内存中。

(4) Stack 栈:栈也叫栈内存,主管Java程序的运行,是在线程创建时创建,它的生命期是跟随线程的生命期,线程结束栈内存也就释放,对于栈来说不存在垃圾回收问题,只要线程一结束该栈就Over,生命周期和线程一致,是线程私有的, 基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配。遵循“先进后出”/“后进先出”原则。

(5) Heap 堆:堆这块区域是JVM中最大的,应用的对象和数据都是存在这个区域,这块区域也是线程共享的,也是 gc 主要的回收区,一个 JVM 实例只存在一个堆类存,堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后,需要把类、方法、常变量放到堆内存中,以方便执行器执行。

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