Java JVM的基本概念、结构、生命周期详解

1 JVM简介

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

引入Java语言虚拟机JVM后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行，因此屏蔽了与具体平台(win、mac)相关的信息，使得只需要一份字节码文件，就可以在多种平台上不加修改地运行。

不仅如此，现在的JVM还实现了语言的无关性，Scala、Kotlin、Groovy等语言都可以使用JVM运行。

编译后被Java虚拟机所执行的代码使用了一种平台中立（不依赖于特定硬件及操作系统）的二进制格式来表示， 并且经常（但并非绝对）以文件的形式存储， 因此这种格式称为class 文件格式。 实际上JVM的平台、语言无关性的上层原因也是因为.class文件格式的平台、语言无关性。

2 JVM的生命周期

2.1 启动

JVM实例对应了一个独立运行的java程序，它是进程级别。

启动一个Java程序时，会首先建立一个JVM实例，任何一个拥有public static void main(String[] args)函数的class都可以作为JVM实例运行的起点

2.2 运行

main()作为该程序初始线程的起点，任何其他线程均由该线程启动。

JVM内部有两种线程：守护线程和非守护线程，main()属于非守护线程，守护线程通常由JVM自己使用，java程序也可以标明自己创建的线程是守护线程(Thread的setDaemon(true)方法)。

2.3 消亡

1. 当程序中的所有非守护线程都终止时，JVM退出；
2. 若安全管理器允许，程序也可以使用System.exit(0)或 Runtime.getRuntime().exit()来退出。
3. 程序所在平台强制结束JVM进程

3 JVM的体系结构

3.1 JVM组成

主要分成三块：

• 类装载器（ClassLoader）（用来装载.class文件）
• 执行引擎（执行字节码，或者执行本地方法）
• 运行时数据区（方法区、堆、java栈、PC寄存器、本地方法栈）

注意：

java编译器把java源文件(.java文件)编译成字节码文件(.class文件)，然后JVM对字节码文件进行加载、解释执行。

java的源代码是无法直接在JVM上运行的，Java编译器在JDK中，可以使用javac命令对Java源文件进行编译。

3.1 JVM各模块简介

我们的后续学习主要学习的内容是JVM的类加载机制、运行时数据区域、GC机制、执行引擎机制、以及一些JVM优化。

对于源文件的编译，并不属于JVM的范畴，编译原理的内容比较复杂，但是我们可以了解一下，Java源代码编译大概步骤为：

生成的字节码文件中包含结构信息、元数据、方法信息等，具体的字节码结构在类文件结构部分。深入了解编译器可以看《自己动手实现jvm》、《编译原理》等书。

JVM对Java字节码进行加载、执行，JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的，执行的过程抽象如下：

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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