虚拟机的结构及功能

大家都知道一个java虚拟机运行就是一个进程，只支持java程序。
那么java代码的运行流程是什么呢？

一 、 java虚拟机编译java代码生成class文件，

二、 进入类装载器子系统中

1、每一个Java虚拟机都由一个类加载器子系统（class loader subsystem），负责加载程序中的类型（类和接口），并赋予唯一的名字。每一个Java虚拟机都有一个执行引擎（execution engine）负责执行被加载类中包含的指令。JVM的两种类装载器包括：启动类装载器和用户自定义类装载器，启动类装载器是JVM实现的一部分，用户自定义类装载器则是Java程序的一部分，必须是ClassLoader类的子类。

三、 进入到运行时数据区

运行时数据区包括：

1、方法区：

a、持久带

这个区域会存储包括类定义、结构、字段、方法（数据及代码）以及常量在内的类相关数据。它可以通过-XX:PermSize及-XX:MaxPermSize来进行调节。如果它的空间用完了，会导致java.lang.OutOfMemoryError: PermGenspace的异常。而JDK8开始，持久代已经被彻底删除了，取代它的是另一个内存区域也被称为元空间。

b、存放数据

方法区存储的是每个class的信息:

1.类加载器引用(classLoader)

2.运行时常量池
所有常量、字段引用、方法引用、属性

3.字段数据
每个方法的名字、类型(如类的全路径名、类型或接口) 、修饰符（如public、abstract、final）、属性

4.方法数据
每个方法的名字、返回类型、参数类型(按顺序)、修饰符、属性

5.方法代码
每个方法的字节码、操作数栈大小、局部变量大小、局部变量表、异常表和每个异常处理的开始位置、结 束位置、代码处理在程序计数器中的偏移地址、被捕获的异常类的常量池索引

①方法区是线程安全的。由于所有的线程都共享方法区，所以，方法区里的数据访问必须被设计成线程安全的。例如，假如同时有两个线程都企图访问方法区中的同一个类，而这个类还没有被装入JVM，那么只允许一个线程去装载它，而其它线程必须等待。

②方法区的大小不必是固定的，JVM可根据应用需要动态调整。同时，方法区也不一定是连续的，方法区可以在一个堆(甚至是JVM自己的堆)中*分配。

③方法区也可被垃圾收集，当某个类不在被使用(不可触及)时，JVM将卸载这个类，进行垃圾收集
代码缓存 个缓存区域是用来存储编译后的代码。编译后的代码就是本地代码（硬件相关的），它是由JIT（Just In Time)编译器生成的，这个编译器是Oracle HotSpot JVM所特有的。

2：堆：

1.堆里面存放的内容主要还是new出来的对象和一些数组信息。

2.java的虚拟机不需要知道从堆内存里面存放多少空间大小的变量信息，也不需要知道每个对象的生命周期，所以一般程序运作的灵活性很高。

3.堆区里面存放了大量的对象很信息，所以也成为了gc重点回收的一个区域模块，所以当大量内存被占用的时候，gc的垃圾回收就会成为整个系统的性能瓶颈。于是随着jdk的不断更新，新的技术也对于jvm的内存分配这一块进行一定的优化改善，实现了off-heap。

3：java栈：

局部变量表
操作数栈
动态链接
返回地址

局部变量表：

这里面的作用主要是存储一系列的变量信息，而且这些变量都是以数字数组的形式来存储的，一般而言byte，short，char，类型的数据在存储的时候会变为int类型，boolean类型也是存储为数字类型，long，double则是转换为双字节大小的控件存储在栈里面。

操作数栈：

关于这个小编也是有点不太了解，看了几篇博客之后也只是知道这个东西是可以将指令在栈里面进行push和pop操作，也是一个数字数组类型。

动态链接：

动态链接的作用主要还是提供栈里面的对象在进行实例化的时候，能够查找到堆里面相应的类地址，并进行引用。这一整个过程，我们称之为动态链接。

返回地址：

某个子方法执行完毕之后，需要回到主方法的原有位置继续执行程序，方法出口主要就是记录该信息

4、本地方法栈：

本地方法栈的功能？

    为线程私有，功能和虚拟机栈非常类似。线程在调用本地方法时，来存储本地方法的局部变量表，本地方法的操作数栈等等信息。

什么是本地方法？为什么要使用本地方法？

    简单地讲，一个本地方法是这样一个方法：该方法的实现由非java语言实现，比如C语言实现。很多其它的编程语言都有这一机制，比如在C++中，你可以告知C++编译器去调用一个C语言编写的方法。

    我们知道java是高级编程语言，当对一些底层的如操作系统或某些硬件交换信息时，我们使用java来编程实现起来不容易，再者使用java来编程效率也很低下。这就不得不需要调用本地方法来解决这一问题。

本地方法是如何工作的？

    就是当一个线程调用一个本地方法时，本地方法又回调虚拟机中的另一个Java方法。这幅图展示了java虚拟机内部线程运行的全景图。一个线程可能在整个生命周期中都执行Java方法，操作他的Java栈；或者他可能毫无障碍地在Java栈和本地方法栈之间跳转。
    该线程首先调用了两个Java方法，而第二个Java方法又调用了一个本地方法，这样导致虚拟机使用了一个本地方法栈。图中的本地方法栈显示为 一个连续的内存空间。假设这是一个C语言栈，期间有两个C函数，他们都以包围在虚线中的灰色块表示。第一个C函数被第二个Java方法当做本地方法调用， 而这个C函数又调用了第二个C函数。之后第二个C函数被第二个Java方法当做本地方法调用，而这个C函数又调用了第二个C函数。之后第二个C函数又通过 本地方法接口回调了一个Java方法（第三个Java方法）。最终这个Java方法又调用了一个Java方法。

5：程序技术寄存器：

记录程序运行到了哪一行。

四、执行引擎（执行引擎和本地方法区是同级的）

1、执行引擎

2、本地方法接口

五、执行到系统中

注：执行引擎和本地方法接口是同等级的。

虚拟机优化主要是针对方法区和堆得GC调优，基本上可以认为是清理垃圾。