每个 Java 开发人员都知道字节码将由 JRE(Java 运行时环境)执行. 但许多人不知道 JRE 是 Java 虚拟机 (JVM) 的实现, 它分析字节码, 解释代码并执行它. 作为开发人员, 我们应该了解 JVM 的体系结构非常重要, 因为它使我们能够更有效地编写代码. 在本文中, 我们将更深入地了解 Java 中的 JVM 体系结构以及 JVM 的不同组件.
什么是 JVM?
一个虚拟机是一个软件实现物理机. Java 是在 WORA(随时随地运行)的概念下开发的, 它在 VM 上运行. 该编译器 编译 Java 文件转换成一个 Java 的. class 文件, 则该. class 文件输入到 JVM, 它加载并执行类文件. 下面是 JVM 的体系结构图.
JVM 架构图
JVM 如何工作?
如上面的架构图所示, JVM 分为三个主要子系统:
类加载器子系统
运行时数据区
执行引擎
1. 类加载器子系统
Java 的动态类加载功能由类加载器子系统处理. 它加载, 链接. 并在类运行时第一次引用类时初始化类文件, 而不是编译时.
1.1 加载
这个组件将加载类. Bootstrap 类 Loader,Extension 类 Loader 和 Application 类 Loader 是三个类加载器, 它将有助于实现它.
Boot Strap ClassLoader http://www.javainterviewpoint.com/ - 负责从引导类路径加载类, 只有 rt.jar. 该装载机将获得最高优先级.
Extension ClassLoader - 负责加载 ext 文件夹 (jre \ lib) 中的类.
Application ClassLoader - 负责加载应用程序级别类路径, 路径提到环境变量等.
上面的类加载器将在加载类文件时遵循委托层次结构算法.
1.2 链接
验证 - 字节码验证程序将验证生成的字节码是否正确, 如果验证失败, 我们将收到验证错误.
准备 - 对于所有静态变量, 将分配内存并为其分配默认值.
解决 - 所有符号内存引用都替换为方法区域中的原始引用.
1.3 初始化
这是类加载的最后阶段, 这里 将为所有静态变量分配原始值, 并执行静态块.
2. 运行时数据区
运行时数据区分为 5 个主要组件:
方法区域 - 所有类级别数据都将存储在此处, 包括静态变量. 每个 JVM 只有一个方法区域, 它是一个共享资源.
堆区域 - 所有对象及其对应的实例变量和数组将存储在此处. 每个 JVM 还有一个堆区域. 由于 Method 和 Heap 区域共享多个线程的内存, 因此存储的数据不是线程安全的.
堆栈区域 - 对于每个线程, 将创建单独的运行时堆栈. 对于每个方法调用, 将在堆栈存储器中创建一个条目, 称为堆栈帧. 将在堆栈内存中创建所有局部变量. 堆栈区域是线程安全的, 因为它不是共享资源. 堆栈框架分为三个子实体:
局部变量数组 - 与方法有关, 涉及多少局部变量, 相应的值将存储在此处.
操作数堆栈 - 如果需要执行任何中间操作, 则操作数堆栈充当运行时工作空间以执行操作.
帧数据 - 此方法存储与该方法对应的所有符号. 在任何异常的情况下, 捕获块信息将保留在帧数据中.
PC 寄存器 - 每个线程都有单独的 PC 寄存器, 一旦执行指令就保持当前执行指令的地址, PC 寄存器将用下一条指令更新.
Native Method 堆栈 - Native Method Stack 保存本机方法信息. 对于每个线程, 将创建单独的本机方法堆栈.
3. 执行引擎
分配给运行时数据区的字节码将由执行引擎执行. 执行引擎读取字节码并逐个执行.
解释器 - 解释器更快地解释字节码, 但执行缓慢. 解释器的缺点是, 当一个方法被多次调用时, 每次需要新的解释时.
JIT 编译器 - JIT 编译器中和了解释器的缺点. 执行引擎将使用解释器的帮助来转换字节代码, 但是当它找到重复的代码时, 它使用 JIT 编译器, 它编译整个字节码并将其更改为本机代码. 此本机代码将直接用于重复的方法调用, 从而提高系统的性能.
中间代码生成器 - 生成中间代码
代码优化器 - 负责优化上面生成的中间代码
目标代码生成器 - 负责生成机器代码或本机代码
Profiler - 一个特殊组件, 负责查找热点, 即该方法是否被多次调用.
垃圾收集器: 收集和删除未引用的对象. 可以通过调用触发垃圾收集 System.gc(), 但不保证执行. JVM 的垃圾收集收集创建的对象.
Java Native Interface(JNI):JNI 将与 Native Method Libraries 交互, 并提供执行引擎所需的本机库.
本机方法库: 这是执行引擎所需的本机库的集合.
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