一、java程序执行流程
本来画图更清晰的,但时间紧迫,先在这里占个坑,后面补图。
①编写.java源文件
②用java编译器将源文件编译为.class的字节码文件
③通过“java 类名”的方式执行,在执行过程中会进行后续流程(④⑤⑥⑦)
④根据系统版本去找到对应的JVM配置文件jvm.cfg,并加载这个jvm.cfg
⑤根据jvm.cfg文件找到并加载jvm.dll,这个jvm.dll文件是JVM的主要实现
⑥初始化jvm,并加载JNI接口,利用JNI接口找到.class的字节码文件,并将.class的字节码文件加载进内存。不仅如此,这个JNI接口还可以与操作系统、硬件打交道
⑦找到main()方法,并执行程序
(个人理解)说白了,jvm(Java Virtual Machine)作用是把编译好的java程序,加载进jvm内存(java虚拟机内存,计算机物理内存的一小块区域,java进程占用的内存)执行。
这是Java程序具体执行的过程:
二、JVM的内部结构
jvm内存也叫Runtime Data Area(运行时数据区)。
运行时数据区通常包括这几个部分:程序计数器(Program Counter Register)、Java栈(VM Stack)、本地方法栈(Native Method Stack)、方法区(Method Area)、堆(Heap)。
三、JVM内部结构详细介绍及其相互作用
1、方法区:
①是各个线程共享的区域;
②存放类信息、常量、静态变量、运行时常量池、即时编译器编译后的代码等。
③运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。.class 字节码文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外,还有一项信息是常量池(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
④方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError 异常。
2、java堆(主内存):
①是各个线程共享的区域;
②存放类实例对象、数组元素;
③一个系统会产生很多实例,因此java堆的空间是最大的;
④如果java堆空间不足了,程序会抛出OutOfMemoryError异常(常说的OOM异常)。
⑤Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可,就像我们的磁盘空间一样。在实现时,既可以实现成固定大小的,也可以是可扩展的,不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过-Xmx 参数和-Xms 参数控制)。
⑥Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称做“GC 堆”(Garbage Collected Heap)。
⑦如果从内存回收的角度看,由于现在垃圾收集器基本都是采用的分代收集算法,所以:将java堆分代的唯一理由就是优化GC性能。
Java 堆 = 新生代 + 老年代
新生代 = 伊甸区(Eden) + 幸存区(Survivor)= 伊甸区(Eden)+ From Survivor空间 + To Survivor空间
幸存区 = From Survivor 空间 + To Survivor 空间
2个幸存区是大小相同,完全对称的,没有任何差别,也可写作S0,S1。
3、java栈:
①是每个线程私有的区域;
②它的生命周期与线程相同,因此就不存在“垃圾回收”这回事了,因为线程结束,这个栈也就消亡了;
③一个线程对应一个java栈;
④每执行一个方法就会往栈中压入一个元素,这个元素叫“栈帧”,而栈帧中包括了方法中的基本类型变量、对象的引用变量、局部变量表、用于存放中间状态值的操作栈、方法出口、动态链接;
⑤每一个方法被调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在java虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
⑥如果java栈空间不足了,程序会抛出StackOverflowError异常。什么情况下容易产生这个异常呢?递归,递归如果深度很深,就会执行大量的方法,方法越多,java栈的空间占用越大。
⑦如果java栈可以动态扩展(当前大部分的Java 虚拟机都可动态扩展,只不过Java 虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError 异常。
4、本地方法栈:
①和java栈类似,只不过它是用来表示执行本地方法的,
②本地方法栈存放的方法调用本地方法接口,最终调用本地方法库,实现与操作系统、硬件交互的目的。
5、程序计数器(Program Counter Register),也有称作为PC寄存器。
说到这里我们的类已经加载了,实例对象(java堆中)、方法(java栈或本地方法栈)、静态变量(方法区)都去了自己该去的地方。那么问题来了,程序该怎么执行,哪个方法先执行,哪个方法后执行,这些程序指令执行的顺序就是PC寄存器在管。
①它的作用就是控制程序指令的执行顺序。
②是每个线程私有的区域。每个线程都拥有一个独立的PC寄存器,用于在线程切换后恢复到正确的执行位置。
③如果线程正在执行的是Java 方法,这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;
如果线程正在执行的是Natvie 方法,这个计数器值则为空(Undefined)。
④此内存区域是唯一一个在Java 虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError (OOM)情况的区域。
6、执行引擎当然就是根据PC寄存器调配的指令顺序,依次执行程序指令。