JVM工作原理浅析

jvm(javavirtualmachine，java虚拟机)是jre的一部分。它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。jvm有自己完善的硬件架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。java语言最重要的特点就是跨平台运行。使用jvm就是为了支持与操作系统无关，实现跨平台。

大多数 jvm 将内存区域划分为 method area（non-heap）（方法区） ,heap（堆） , program counter register（程序计数器） ,   vm stack（虚拟机栈，也有翻译成java 方法栈的）,native method stack  （ 本地方法栈 ），其中method area 和  heap 是线程共享的  ，vm stack，native method stack  和program counter register  是非线程共享的。为什么分为 线程共享和非线程共享的呢?请继续往下看。

首先我们熟悉一下一个一般性的 java 程序的工作过程。一个 java 源程序文件，会被编译为字节码文件（以 class 为扩展名），每个java程序都需要运行在自己的jvm上，然后告知 jvm 程序的运行入口，再被 jvm 通过字节码解释器加载运行。那么程序开始运行后，都是如何涉及到各内存区域的呢？

概括地说来，jvm初始运行的时候都会分配好 method area（方法区） 和heap（堆） ，而jvm 每遇到一个线程，就为其分配一个 program counter register（程序计数器） ,   vm stack（虚拟机栈）和native method stack  （本地方法栈）， 当线程终止时，三者（虚拟机栈，本地方法栈和程序计数器）所占用的内存空间也会被释放掉。这也是为什么我把内存区域分为线程共享和非线程共享的原因，非线程共享的那三个区域的生命周期与所属线程相同，而线程共享的区域与java程序运行的生命周期相同，所以这也是系统垃圾回收的场所只发生在线程共享的区域（实际上对大部分虚拟机来说知发生在heap上）的原因。

内存区中的方法区域存放了所加载的类的信息（名称、修饰符等）、类中的静态变量、类中定义为final类型的常量、类中的field信息、类中的方法信息，当开发人员在程序中通过class对象中的getname、isinterface等方法来获取信息时，这些数据都来源于方法区域，同时方法区域也是全局共享的，在一定的条件下它也会被gc，当方法区域需要使用的内存超过其允许的大小时，会抛出outofmemory的错误信息。

                                                                                                                                 jvm 内存模型图

 

 

 

方法区用于存储jvm加载的类信息、常量、静态变量、以及编译器编译后的代码等数据，是线程隔离的
运行时数据区可以分成 方法区、 堆、 栈、 程序计数器、 本地方法栈。



总结如下：
  一、jvm内存分为堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器五个部分。

  二、堆和方法区是线程共享的，虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器是线程隔离的。

  三、1.堆主要是存放对象实例的也包括数组，是垃圾管理的主要作用区。
       2.方法区主要是存储类信息、常量、静态变量，方法区有个别名叫non-heap用于和堆区分开，一般来说方法区的垃圾回收“成绩”比较难令人满意；
  3.虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（stackframe）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口 等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈   帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
  4.本地方法栈和虚拟机栈非常相似，只不过本地方法栈是为java使用到的native方法服务的。
  5.程序计数器是一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条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需要依赖这 个计数器来完成。