jvm工作原理

一、类加载器

--Bootstrap class loader：

当运行java虚拟机时，这个类加载器被创建，它加载一些基本的Java API，包括Object这个类。需要注意的是，这个类加载器不是用java语言写的，而是用C/C++写的。

--Extension class loader:

这个加载器加载出了基本API之外的一些拓展类，包括一些与安全性能相关的类。（目前了解得不是很深，只能笼统说，待日后再详细说明）

--System Class Loader:

它加载应用程序中的类，也就是在你的classpath中配置的类。

--User-Defined Class Loader:

这是开发人员通过拓展ClassLoader类定义的自定义加载器，加载程序员定义的一些类。

当类加载完毕之后，JVM继续按照下图完成其他工作：

Loading：将文件系统中的Class文件载入到JVM内存（运行数据区域）

Verifying：检查载入的类文件是否符合Java规范和虚拟机规范。

Preparing：为这个类分配所需要的内存，确定这个类的属性、方法等所需的数据结构。

Resolving：将该类常量池中的符号引用都改变为直接引用。（不是很理解）

Initialing：初始化类的局部变量，为静态域赋值，同时执行静态初始化块。

二、运行数据区域

Runtime Data Areas：当运行一个JVM示例时，系统将分配给它一块内存区域（这块内存区域的大小可以设置的），这一内存区域由JVM自己来管理。从这一块内存中分出一块用来存储一些运行数据，例如创建的对象，传递给方法的参数，局部变量，返回值等等。分出来的这一块就称为运行数据区域。运行数据区域可以划分为6大块：Java栈、程序计数寄存器（PC寄存器）、本地方法栈（Native Method Stack）、Java堆、方法区域、运行常量池（Runtime Constant Pool）。运行常量池本应该属于方法区，但是由于其重要性，JVM规范将其独立出来说明。其中，前面3各区域（PC寄存器、Java栈、本地方法栈）是每个线程独自拥有的，后三者则是整个JVM实例中的所有线程共有的。这六大块如下图所示：

》PC计数器：

每一个线程都拥有一个PC计数器，当线程启动（start）时，PC计数器被创建，这个计数器存放当前正在被执行的字节码指令（JVM指令）的地址。

》Java栈：

同样的，Java栈也是每个线程单独拥有，线程启动时创建。这个栈中存放着一系列的栈帧（Stack Frame），JVM只能进行压入（Push）和弹出（Pop）栈帧这两种操作。每当调用一个方法时，JVM就往栈里压入一个栈帧，方法结束返回时弹出栈帧。如果方法执行时出现异常，可以调用printStackTrace等方法来查看栈的情况。

》本地方法栈

当程序通过JNI（Java Native Interface）调用本地方法（如C或者C++代码）时，就根据本地方法的语言类型建立相应的栈。

》方法区域

方法区域是一个JVM实例中的所有线程共享的，当启动一个JVM实例时，方法区域被创建。它用于存运行放常量池、有关域和方法的信息、静态变量、类和方法的字节码。不同的JVM实现方式在实现方法区域的时候会有所区别。Oracle的HotSpot称之为永久区域（Permanent Area）或者永久代（Permanent Generation）。

》运行常量池

这个区域存放类和接口的常量，除此之外，它还存放方法和域的所有引用。当一个方法或者域被引用的时候，JVM就通过运行常量池中的这些引用来查找方法和域在内存中的的实际地址。

》堆（Heap）

堆中存放的是程序创建的对象或者实例。这个区域对JVM的性能影响很大。垃圾回收机制处理的正是这一块内存区域。

所以，类加载器加载其实就是根据编译后的Class文件，将java字节码载入JVM内存，并完成对运行数据处于的初始化工作，供执行引擎执行。

三、 执行引擎（Execution  Engine）

类加载器将字节码载入内存之后，执行引擎以Java 字节码指令为单元，读取Java字节码。问题是，现在的java字节码机器是读不懂的，因此还必须想办法将字节码转化成平台相关的机器码。这个过程可以由解释器来执行，也可以有即时编译器（JIT Compiler）来完成。