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【译】JVM框架说明

tracymac7 / 1174人阅读

摘要:框架说明开发者都知道会执行字节码。但是可能大多数人都不知道一个事实是的实现,它分析字节码,解释并执行代码。执行引擎字节码加载到运行时数据区后,会被执行引擎执行。解释器更快的解释字节码,但是执行非常慢。垃圾收集收集并移除不再被使用的对象。

JVM框架说明

java开发者都知道JRE(Java Runtime Environment)会执行字节码。但是可能大多数人都不知道一个事实:JRE是JVM的实现,它分析字节码,解释并执行代码。作为一个开发者,了解JVM的架构是非常重要的,这会让我们写的代码更有效率。本文会深入学习JVM架构和它的各个重要组件。

什么是JVM

虚拟机是物理机器的软件实现。JAVA被设计成WORA(Write Once Run Anywhere), java程序是运行在虚拟机上的。编译器将java文件编译成.class文件,然后将.class文件载入到JVM,这一步会加载和执行class文件。下面的图是展示了JVM的架构。

JVM 架构图

JVM如何工作

如上图所示,jvm主要分成三个子系统

类加载系统

运行时数据区

执行引擎

类加载系统

java的动态类加载功能在类加载子系统中实现。当第一次在运行时(不是在编译时)涉及到一个class时,它会加载,链接并初始化类文件。

加载:类会通过这个组件加载。根加载器(rt.jar),扩展加载器(jrelibext)和系统加载器(classpath下的)是其主要的工具。

链接:主要分层三步

检查:判断其字节码是否符合虚拟器要求

准备:分配静态变量的空间,同时赋缺省值

解析:解析符号链接,链接到方法区的引用上去。

初始化:给静态变量赋初值,并执行静态代码区

运行时数据区

运行时数据区分成5个组件

方法区:保存所有类数据,包括静态变量。一个jvm对应一个方法区。

堆 :保存所有的对象,对象中的变量以及数组。一个jvm对应一个堆。因为多个线程共享一个方法区和堆,所以数据保存不是线程安全的。

栈:每一个线程都会创建一个运行时的栈。对于每一个方法调用,都会在栈中创建一个栈帧。栈中保存了所有的本地变量。栈是线程安全的,因为它是线程独享资源。

PC寄存器:每个线程有一个PC寄存器,用来记录当前执行指令的地址,当一条指令执行完毕,它就会指向下一条指令。

本地方法栈:保存了本地方法的信息,每个线程会创建自己的本地方法栈。

执行引擎

字节码加载到运行时数据区后,会被执行引擎执行。执行引擎读取字节码文件,逐个执行。

解释器:更快的解释字节码,但是执行非常慢。其缺点是当多次调用一个方法时,每次都会创建新的解释器。

JIT编译器:JIT编译器弥补了解释器的缺点。执行引擎会使用解释器来转换字节码,当发现重复的代码时就会使用JIT编译器,它会编译整个字节码,将之转换为本地代码,这个本地代码会直接用于多次的方法调用,以此来改进系统的性能。

垃圾收集:收集并移除不再被使用的对象。可以通过代码system.gc()来触发垃圾收集,

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