1、 什么是JVM？

　　JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機(jī)）的縮寫，JVM是一種用于計(jì)算設(shè)備的規(guī)范，它是一個(gè)虛構(gòu)出來(lái)的計(jì)算機(jī)，是通過(guò)在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Java虛擬機(jī)包括一套字節(jié)碼指令集、一組寄存器、一個(gè)棧、一個(gè)垃圾回收堆和一個(gè)存儲(chǔ)方法域。 JVM屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺(tái)相關(guān)的信息，使Java程序只需生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼）,就可以在多種平臺(tái)上不加修改地運(yùn)行。JVM在執(zhí)行字節(jié)碼時(shí)，實(shí)際上最終還是把字節(jié)碼解釋成具體平臺(tái)上的機(jī)器指令執(zhí)行。

　　Java語(yǔ)言的一個(gè)非常重要的特點(diǎn)就是與平臺(tái)的無(wú)關(guān)性。而使用Java虛擬機(jī)是實(shí)現(xiàn)這一特點(diǎn)的關(guān)鍵。一般的高級(jí)語(yǔ)言如果要在不同的平臺(tái)上運(yùn)行，至少需要編譯成不同的目標(biāo)代碼。而引入Java語(yǔ)言虛擬機(jī)后，Java語(yǔ)言在不同平臺(tái)上運(yùn)行時(shí)不需要重新編譯。Java語(yǔ)言使用Java虛擬機(jī)屏蔽了與具體平臺(tái)相關(guān)的信息，使得Java語(yǔ)言編譯程序只需生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼），就可以在多種平臺(tái)上不加修改地運(yùn)行。Java虛擬機(jī)在執(zhí)行字節(jié)碼時(shí)，把字節(jié)碼解釋成具體平臺(tái)上的機(jī)器指令執(zhí)行。這就是Java的能夠“一次編譯，到處運(yùn)行”的原因。

2、JRE/JDK/JVM是什么關(guān)系？

JRE(JavaRuntimeEnvironment，Java運(yùn)行環(huán)境)，也就是Java平臺(tái)。所有的Java 程序都要在JRE下才能運(yùn)行。普通用戶只需要運(yùn)行已開(kāi)發(fā)好的java程序，安裝JRE即可。?

JDK(Java Development Kit)是程序開(kāi)發(fā)者用來(lái)來(lái)編譯、調(diào)試java程序用的開(kāi)發(fā)工具包。JDK的工具也是Java程序，也需要JRE才能運(yùn)行。為了保持JDK的獨(dú)立性和完整性，在JDK的安裝過(guò)程中，JRE也是 安裝的一部分。所以，在JDK的安裝目錄下有一個(gè)名為jre的目錄，用于存放JRE文件。?

JVM(JavaVirtualMachine，Java虛擬機(jī))是JRE的一部分。它是一個(gè)虛構(gòu)出來(lái)的計(jì)算機(jī)，是通過(guò)在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。JVM有自己完善的硬件架構(gòu)，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應(yīng)的指令系統(tǒng)。Java語(yǔ)言最重要的特點(diǎn)就是跨平臺(tái)運(yùn)行。使用JVM就是為了支持與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)。

3、JVM原理

　　Java編譯器只要面向JVM，生成JVM能理解的代碼或字節(jié)碼文件。Java源文件經(jīng)編譯成字節(jié)碼程序，通過(guò)JVM將每一條指令翻譯成不同平臺(tái)機(jī)器碼，通過(guò)特定平臺(tái)運(yùn)行。

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4、JVM的體系結(jié)構(gòu)

（1）java棧內(nèi)存，它等價(jià)于C語(yǔ)言中的棧， 棧的內(nèi)存地址是不連續(xù)的， 每個(gè)線程都擁有自己的棧。 棧里面存儲(chǔ)著的是StackFrame，在《JVM Specification》中文版中被譯作java虛擬機(jī)框架，也叫做棧幀。StackFrame包含三類信息：局部變量，執(zhí)行環(huán)境，操作數(shù)棧。局部變量用來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)類的方法中所用到的局部變量。執(zhí)行環(huán)境用于保存解析器對(duì)于java字節(jié)碼進(jìn)行解釋過(guò)程中需要的信息，包括：上次調(diào)用的方法、局部變量指針和 操作數(shù)棧的棧頂和棧底指針。操作數(shù)棧用于存儲(chǔ)運(yùn)算所需要的操作數(shù)和結(jié)果。StackFrame在方法被調(diào)用時(shí)創(chuàng)建，在某個(gè)線程中，某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，只有一個(gè) 框架是活躍的，該框架被稱為Current Frame，而框架中的方法被稱為Current Method，其中定義的類為Current Class。局部變量和操作數(shù)棧上的操作總是引用當(dāng)前框架。當(dāng)Stack Frame中方法被執(zhí)行完之后，或者調(diào)用別的StackFrame中的方法時(shí)，則當(dāng)前棧變?yōu)榱硗庖粋€(gè)StackFrame。Stack的大小是由兩種類 型，固定和動(dòng)態(tài)的，動(dòng)態(tài)類型的棧可以按照線程的需要分配。 下面兩張圖是關(guān)于棧之間關(guān)系以及棧和非堆內(nèi)存的關(guān)系基本描述：

（2） Java堆是用來(lái)存放對(duì)象信息的，和Stack不同，Stack代表著一種運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。換句話說(shuō)，棧是運(yùn)行時(shí)單位，解決程序該如何執(zhí)行的問(wèn)題，而堆是存儲(chǔ)的單位， 解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題。Heap是伴隨著JVM的啟動(dòng)而創(chuàng)建，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)所有對(duì)象實(shí)例和數(shù)組的。堆的存儲(chǔ)空間和棧一樣是不需要連續(xù)的。

（3）程序計(jì)數(shù)寄存器，程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，它的作用可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。在虛擬機(jī)的概念模型里（僅是概念模型，各種虛擬機(jī)可能會(huì)通過(guò)一些更高效的方式去實(shí)現(xiàn)），字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成。

　　由于Java 虛擬機(jī)的多線程是通過(guò)線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在任何一個(gè)確定的時(shí)刻，一個(gè)處理器（對(duì)于多核處理器來(lái)說(shuō)是一個(gè)內(nèi)核）只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令。因此，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，各條線程之間的計(jì)數(shù)器互不影響，獨(dú)立存儲(chǔ)，我們稱這類內(nèi)存區(qū)域?yàn)椤熬€程私有”的內(nèi)存。如果線程正在執(zhí)行的是一個(gè)Java 方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；如果正在執(zhí)行的是Natvie 方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器值則為空（Undefined）。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java 虛擬機(jī)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError 情況的區(qū)域。

（4）方法區(qū)域（Method Area），在Sun JDK中這塊區(qū)域?qū)?yīng)的為PermanetGeneration，又稱為持久代。方法區(qū)域存放了所加載的類的信息（名稱、修飾符等）、類中的靜態(tài)變量、類中定義為final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息，當(dāng)開(kāi)發(fā)人員在程序中通過(guò)Class對(duì)象中的getName、isInterface等方法來(lái)獲取信息時(shí)，這些數(shù)據(jù)都來(lái)源于方法區(qū)域，同時(shí)方法區(qū)域也是全局共享的，在一定的條件下它也會(huì)被GC，當(dāng)方法區(qū)域需要使用的內(nèi)存超過(guò)其允許的大小時(shí)，會(huì)拋出OutOfMemory的錯(cuò)誤信息。

（5）運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool），存放的為類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等，其空間從方法區(qū)域中分配。

（6）本地方法堆棧（Native Method Stacks），JVM采用本地方法堆棧來(lái)支持native方法的執(zhí)行，此區(qū)域用于存儲(chǔ)每個(gè)native方法調(diào)用的狀態(tài)。