做java開發(fā)的幾乎都知道jvm這個名詞，但是由于jvm對實際的簡單開發(fā)的來說關(guān)聯(lián)的還是不多，一般工作個一兩年（當(dāng)然不包括愛學(xué)習(xí)的及專門做性能優(yōu)化的什么的），很少有人能很好的去學(xué)習(xí)及理解什么是jvm，個人認(rèn)為這塊還是非常有必要去認(rèn)真了解及學(xué)習(xí)的，這是java的基石。
JVM是什么？
JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機(jī)）的縮寫，JVM是一種用于計算設(shè)備的規(guī)范，它是一個虛構(gòu)出來的計算機(jī)，是通過在實際的計算機(jī)上仿真模擬各種計算機(jī)功能來實現(xiàn)的。
對于JVM的學(xué)習(xí)，在我看來這么幾個部分最重要：
Java代碼編譯和執(zhí)行的整個過程
JVM內(nèi)存管理及垃圾回收機(jī)制
Java代碼編譯和執(zhí)行的整個過程
Java代碼編譯是由Java源碼編譯器來完成，流程圖如下所示：
Java字節(jié)碼的執(zhí)行是由JVM執(zhí)行引擎來完成，流程圖如下所示：
Java代碼編譯和執(zhí)行的整個過程包含了以下三個重要的機(jī)制：
Java源碼編譯機(jī)制
類加載機(jī)制
類執(zhí)行機(jī)制
如果大家有想學(xué)習(xí)了解的，可以加入我的Java高級架構(gòu)進(jìn)階學(xué)習(xí)群：671017482
Java源碼編譯機(jī)制
Java 源碼編譯由以下三個過程組成：（javac –verbose 輸出有關(guān)編譯器正在執(zhí)行的操作的消息）
分析和輸入到符號表
注解處理
語義分析和生成class文件
最后生成的class文件由以下部分組成：
結(jié)構(gòu)信息。包括class文件格式版本號及各部分的數(shù)量與大小的信息
元數(shù)據(jù)。對應(yīng)于Java源碼中聲明與常量的信息。包含類/繼承的超類/實現(xiàn)的接口的聲明信息、域與方法聲明信息和常量池
方法信息。對應(yīng)Java源碼中語句和表達(dá)式對應(yīng)的信息。包含字節(jié)碼、異常處理器表、求值棧與局部變量區(qū)大小、求值棧的類型記錄、調(diào)試符號信息
類加載機(jī)制
JVM的類加載是通過ClassLoader及其子類來完成的，類的層次關(guān)系和加載順序可以由下圖來描述：
1）Bootstrap ClassLoader /啟動類加載器
$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++實現(xiàn)，不是ClassLoader子類
2）Extension ClassLoader/擴(kuò)展類加載器
負(fù)責(zé)加載java平臺中擴(kuò)展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包
3）App ClassLoader/ 系統(tǒng)類加載器
負(fù)責(zé)記載classpath中指定的jar包及目錄中class
4）Custom ClassLoader/用戶自定義類加載器(java.lang.ClassLoader的子類)
屬于應(yīng)用程序根據(jù)自身需要自定義的ClassLoader，如tomcat、jboss都會根據(jù)j2ee規(guī)范自行實現(xiàn)ClassLoader
加載過程中會先檢查類是否被已加載，檢查順序是自底向上，從Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐層檢查，只要某個classloader已加載就視為已加載此類，保證此類只所有ClassLoader加載一次。而加載的順序是自頂向下，也就是由上層來逐層嘗試加載此類。
類執(zhí)行機(jī)制
JVM是基于棧的體系結(jié)構(gòu)來執(zhí)行class字節(jié)碼的。線程創(chuàng)建后，都會產(chǎn)生程序計數(shù)器（PC）和棧（Stack），程序計數(shù)器存放下一條要執(zhí)行的指令在方法內(nèi)的偏移量，棧中存放一個個棧幀，每個棧幀對應(yīng)著每個方法的每次調(diào)用，而棧幀又是有局部變量區(qū)和操作數(shù)棧兩部分組成，局部變量區(qū)用于存放方法中的局部變量和參數(shù)，操作數(shù)棧中用于存放方法執(zhí)行過程中產(chǎn)生的中間結(jié)果。
內(nèi)存管理和垃圾回收
JVM內(nèi)存組成結(jié)構(gòu)
JVM棧由堆、棧、本地方法棧、方法區(qū)等部分組成，結(jié)構(gòu)圖如下所示：
JVM內(nèi)存回收
Sun的JVMGenerationalCollecting(垃圾回收)原理是這樣的：把對象分為年青代(Young)、年老代(Tenured)、持久代(Perm)，對不同生命周期的對象使用不同的算法。(基于對對象生命周期分析)
1.Young（年輕代）
年輕代分三個區(qū)。一個Eden區(qū)，兩個Survivor區(qū)。大部分對象在Eden區(qū)中生成。當(dāng)Eden區(qū)滿時，還存活的對象將被復(fù)制到Survivor區(qū)（兩個中的一個），當(dāng)這個Survivor區(qū)滿時，此區(qū)的存活對象將被復(fù)制到另外一個Survivor區(qū)，當(dāng)這個Survivor去也滿了的時候，從第一個Survivor區(qū)復(fù)制過來的并且此時還存活的對象，將被復(fù)制年老區(qū)(Tenured。需要注意，Survivor的兩個區(qū)是對稱的，沒先后關(guān)系，所以同一個區(qū)中可能同時存在從Eden復(fù)制過來對象，和從前一個Survivor復(fù)制過來的對象，而復(fù)制到年老區(qū)的只有從第一個Survivor去過來的對象。而且，Survivor區(qū)總有一個是空的。
2.Tenured（年老代）
年老代存放從年輕代存活的對象。一般來說年老代存放的都是生命期較長的對象。
3.Perm（持久代）
用于存放靜態(tài)文件，如今Java類、方法等。持久代對垃圾回收沒有顯著影響，但是有些應(yīng)用可能動態(tài)生成或者調(diào)用一些class，例如Hibernate等，在這種時候需要設(shè)置一個比較大的持久代空間來存放這些運行過程中新增的類。持久代大小通過-XX:MaxPermSize=進(jìn)行設(shè)置。
舉個例子：當(dāng)在程序中生成對象時，正常對象會在年輕代中分配空間，如果是過大的對象也可能會直接在年老代生成（據(jù)觀測在運行某程序時候每次會生成一個十兆的空間用收發(fā)消息，這部分內(nèi)存就會直接在年老代分配）。年輕代在空間被分配完的時候就會發(fā)起內(nèi)存回收，大部分內(nèi)存會被回收，一部分幸存的內(nèi)存會被拷貝至Survivor的from區(qū)，經(jīng)過多次回收以后如果from區(qū)內(nèi)存也分配完畢，就會也發(fā)生內(nèi)存回收然后將剩余的對象拷貝至to區(qū)。等到to區(qū)也滿的時候，就會再次發(fā)生內(nèi)存回收然后把幸存的對象拷貝至年老區(qū)。
通常我們說的JVM內(nèi)存回收總是在指堆內(nèi)存回收，確實只有堆中的內(nèi)容是動態(tài)申請分配的，所以以上對象的年輕代和年老代都是指的JVM的Heap空間，而持久代則是之前提到的MethodArea，不屬于Heap。
現(xiàn)在我們就通過一個具體的例子來分析它的運行過程。
虛擬機(jī)通過調(diào)用某個指定類的方法main啟動，傳遞給main一個字符串?dāng)?shù)組參數(shù)，使指定的類被裝載，同時鏈接該類所使用的其它的類型，并且初始化它們。新建一java源文件并取名HelloApp.java，內(nèi)容如下：
class HelloApp {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
for (int i = 0; i < args.length; i++ ) {
System.out.println(args);
}
}
}
在命令模式下輸入：javac HelloApp.java 進(jìn)行編譯，這時同目錄下會產(chǎn)生一個編譯后的文件：HelloApp.class
然后在命令行模式下鍵入：java HelloApp run virtual machine
將通過調(diào)用HelloApp的方法main來啟動java虛擬機(jī)，傳遞給main一個包含三個字符串"run"、"virtual"、"machine"的數(shù)組。我們略述虛擬機(jī)在執(zhí)行HelloApp時可能采取的步驟。
JVM虛擬機(jī)運行過程
開始試圖執(zhí)行類HelloApp的main方法，發(fā)現(xiàn)該類并沒有被裝載，也就是說虛擬機(jī)當(dāng)前不包含該類的二進(jìn)制代表，于是虛擬機(jī)使用ClassLoader試圖尋找這樣的二進(jìn)制代表。如果這個進(jìn)程失敗，則拋出一個異常。類被裝載后同時在main方法被調(diào)用之前，必須對類HelloApp與其它類型進(jìn)行鏈接然后初始化。
鏈接包含三個階段：檢驗，準(zhǔn)備和解析。
檢驗檢查被裝載的主類的符號和語義，準(zhǔn)備則創(chuàng)建類或接口的靜態(tài)域以及把這些域初始化為標(biāo)準(zhǔn)的默認(rèn)值，解析負(fù)責(zé)檢查主類對其它類或接口的符號引用，在這一步它是可選的。類的初始化是對類中聲明的靜態(tài)初始化函數(shù)和靜態(tài)域的初始化構(gòu)造方法的執(zhí)行。一個類在初始化之前它的父類必須被初始化。
哇哇咔，過完一個周末到現(xiàn)在還沒有緩過勁來，你們有想特別了解的那些技術(shù)點嗎？
——源碼分析、Spring 企業(yè)級開發(fā)前瞻，持久層，高性能/高并發(fā)，分布式協(xié)調(diào)技術(shù) zookeeper 服務(wù)鎖，Nosql，高可用性/可擴(kuò)展，分布式架構(gòu)介紹，服務(wù)調(diào)用，性能優(yōu)化，JVM優(yōu)化，數(shù)據(jù)庫優(yōu)化，服務(wù)器優(yōu)化，雙十一電商項目實戰(zhàn)（用戶認(rèn)證系統(tǒng)，商品管理系統(tǒng)，訂單系統(tǒng)，支付系統(tǒng)等等）
留言給我，我會優(yōu)先更新的，也可以加我的群：671017482，群公告有大量的視頻教程，謝謝大家！
