1.什么是java虛擬機(jī)？
虛擬機(jī)是一種抽象化的計算機(jī)，通過在實(shí)際的計算機(jī)上仿真模擬各種計算機(jī)功能來實(shí)現(xiàn)的。Java虛擬機(jī)有自己完善的硬體架構(gòu)，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應(yīng)的指令系統(tǒng)。JVM屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關(guān)的信息，使得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），就可以在多種平臺上不加修改地運(yùn)行。
- 看下面一段java代碼
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("HelloWorld");
}
}
運(yùn)行上面的代碼，我們可以得到結(jié)果“HelloWorld” ，這個過程中發(fā)生了什么呢？
首先來看一下Java程序的執(zhí)行過程
java命令首先啟動虛擬機(jī)進(jìn)程，虛擬機(jī)進(jìn)程成功啟動后，讀取參數(shù)“HelloWorld”，把他作為初始類加載到內(nèi)存，對這個類進(jìn)行初始化和動態(tài)鏈接（），然后從這個類的main方法開始執(zhí)行。也就是說我們的.class文件不是直接被系統(tǒng)加載后直接在cpu上執(zhí)行的，而是被一個叫做虛擬機(jī)的進(jìn)程托管的。首先必須虛擬機(jī)進(jìn)程啟動就緒，然后由虛擬機(jī)中的類加載器加載必要的class文件，包括jdk中的基礎(chǔ)類（如String和Object等），然后由虛擬機(jī)進(jìn)程解釋class字節(jié)碼指令，把這些字節(jié)碼指令翻譯成本機(jī)cpu能夠識別的指令，才能在cpu上運(yùn)行。
從這個層面上來看，在執(zhí)行一個所謂的java程序的時候，真真正正在執(zhí)行的是一個叫做Java虛擬機(jī)的進(jìn)程，而不是我們寫的一個個的class文件。這個叫做虛擬機(jī)的進(jìn)程處理一些底層的操作，比如內(nèi)存的分配和釋放等等。我們編寫的class文件只是虛擬機(jī)進(jìn)程執(zhí)行時需要的“原料”。這些“原料”在運(yùn)行時被加載到虛擬機(jī)中，被虛擬機(jī)解釋執(zhí)行，以控制虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)我們java代碼中所定義的一些相對高層的操作，比如創(chuàng)建一個文件等，可以將class文件中的信息看做對虛擬機(jī)的控制信息，也就是一種虛擬指令。
JVM體系結(jié)構(gòu)簡介
1）方法區(qū)：在類裝載器加載class文件到內(nèi)存的過程中，虛擬機(jī)會提取其中的類型信息，并將這些信息存儲到方法區(qū)。方法區(qū)用于存儲已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。由于所有線程都共享方法區(qū)，因此它們對方法區(qū)數(shù)據(jù)的訪問必須被設(shè)計為是線程安全的。
2）Java棧：Java棧是線程私有的。每當(dāng)啟動一個新線程時，Java虛擬機(jī)都會為它分配一個Java棧。Java棧以幀為單位保存線程的運(yùn)行狀態(tài)。虛擬機(jī)只會直接對Java棧執(zhí)行兩種操作：以幀為單位的壓棧或出棧。當(dāng)線程調(diào)用java方法時，虛擬機(jī)壓入一個新的棧幀到該線程的java棧中。當(dāng)方法返回時，這個棧幀被從java棧中彈出并拋棄。一個棧幀包含一個java方法的調(diào)用狀態(tài)，它存儲有局部變量表、操作棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。
3）堆：存儲Java程序創(chuàng)建的類實(shí)例。所有線程共享，因此設(shè)計程序時也要考慮到多線程訪問對象(堆數(shù)據(jù))的同步問題。
4）本地方法棧：本地方法棧與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，其區(qū)別不過是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。任何本地方法接口都會使用某種本地方法棧。當(dāng)線程調(diào)用Java方法時，虛擬機(jī)會創(chuàng)建一個新的棧幀并壓入Java棧。然而當(dāng)它調(diào)用的是本地方法時，虛擬機(jī)會保持Java棧不變，不再在線程的Java棧中壓入新的幀，虛擬機(jī)只是簡單地動態(tài)鏈接并直接調(diào)用指定的本地方法。如果某個虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的本地方法接口是使用C連接模型的話，那么它的本地方法棧就是C棧。
5）PC寄存器：一個運(yùn)行中的Java程序，每當(dāng)啟動一個新線程時，都會為這個新線程創(chuàng)建一個自己的PC(程序計數(shù)器)寄存器。程序計數(shù)器的作用可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。字節(jié)碼解釋器工作時就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(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計數(shù)器來完成。如果線程正在執(zhí)行的是一個Java方法，這個計數(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，這個計數(shù)器值則為空(Undefined)。
6）執(zhí)行引擎：解析JVM字節(jié)碼指令，得到執(zhí)行結(jié)果。在《Java虛擬機(jī)規(guī)范》中詳細(xì)地定義了執(zhí)行引擎遇到每條字節(jié)碼指令應(yīng)該處理什么，并且應(yīng)該得到什么，但是沒有規(guī)定執(zhí)行引擎應(yīng)該如何或者采取什么方式處理而得到這個結(jié)果，而是由JVM的實(shí)現(xiàn)廠家去決定。
執(zhí)行引擎也就是執(zhí)行一條條代碼的一個流程，而代碼是包含在方法體內(nèi)的，所以執(zhí)行引擎本質(zhì)就是執(zhí)行一個個方法所串起來的流程，對應(yīng)到OS中一個執(zhí)行流程就是一個Java線程，即每個Java線程就是一個執(zhí)行引擎的實(shí)例。
《深入理解Java虛擬機(jī)》（二）java虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)
《深入理解Java虛擬機(jī)》（三）垃圾收集器與內(nèi)存分配策略
# JVM內(nèi)存模型與垃圾回收
