JVM虚拟机的架构

JVM(Java Virtual Machine)是一个抽象的机器。它是一种提供运行时环境的规范，可以在其中执行 java 字节码。

JVM 可用于许多硬件和软件平台(即 JVM 依赖于平台)。

什么是JVM

这是：

一个规范，其中Java虚拟机的工作被指定。但是实现提供者可以独立选择算法。它的实现已经由 Oracle 和其他公司提供。

一个实现它的实现被称为 JRE(Java 运行时环境)。

运行时实例每当您在命令提示符下编写 java 命令来运行 java 类时，就会创建一个 JVM 实例。

它能做什么

JVM 执行以下操作：

加载代码

验证代码

执行代码

提供运行环境

JVM 为以下各项提供了定义：

存储区

类文件格式

寄存器组

垃圾收集堆

致命错误报告等。

JVM架构

下面我们来了解一下JVM的内部架构。它包含类加载器、内存区、执行引擎等。

1.类加载器

Classloader是JVM的一个子系统，用于加载类文件。每当我们运行 java 程序时，它首先由类加载器加载。Java 中有三个内置的类加载器。

(1)Bootstrap ClassLoader：这是第一个类加载器，它是 Extension 类加载器的超类。它加载rt.jar文件，其中包含 Java 标准版的所有类文件，如 java.lang 包类、java.net 包类、java.util 包类、java.io 包类、java.sql 包类等。

(2)扩展类加载器：这是 Bootstrap 的子类加载器和系统类加载器的父类加载器。它加载位于$JAVA_HOME/jre/lib/ext目录中的 jar 文件。

(3)System/Application ClassLoader：这是扩展类加载器的子类加载器。它从类路径加载类文件。默认情况下，类路径设置为当前目录。您可以使用“-cp”或“-classpath”开关更改类路径。它也称为应用程序类加载器。

//Let's see an example to print the classloader name  
public class ClassLoaderExample  
{  
    public static void main(String[] args)  
    {  
        // Let's print the classloader name of current class.   
        //Application/System classloader will load this class  
        Class c=ClassLoaderExample.class;  
        System.out.println(c.getClassLoader());  
        //If we print the classloader name of String, it will print null because it is an  
        //in-built class which is found in rt.jar, so it is loaded by Bootstrap classloader  
        System.out.println(String.class.getClassLoader());  
    }  
}     

输出：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@4e0e2f2a 
null

这些是 Java 提供的内部类加载器。如果要创建自己的类加载器，则需要扩展 ClassLoader 类。

2.类(方法)区

类(方法)区存储每个类的结构，例如运行时常量池、字段和方法数据、方法代码。

3.堆

它是分配对象的运行时数据区。

4.堆栈

Java Stack 存储帧。它保存局部变量和部分结果，并在方法调用和返回中起作用。

每个线程都有一个私有 JVM 堆栈，与线程同时创建。

每次调用方法时都会创建一个新框架。框架在方法调用完成时被销毁。

5.程序计数器寄存器

PC(程序计数器)寄存器包含当前正在执行的Java虚拟机指令的地址。

6.本地方法栈

它包含应用程序中使用的所有本机方法。

7.执行引擎

它包含了：

虚拟处理器

解释器：读取字节码流然后执行指令。

即时(JIT)编译器：用于提高性能。JIT 同时编译具有相似功能的部分字节码，从而减少编译所需的时间。这里，术语“编译器”是指从 Java 虚拟机 (JVM) 的指令集到特定 CPU 的指令集的翻译器。

8.Java 本地接口

Java Native Interface (JNI) 是一个框架，它提供了一个接口来与用另一种语言(如 C、C++、Assembly 等)编写的另一个应用程序进行通信。Java 使用 JNI 框架将输出发送到控制台或与操作系统库交互。

通过上述相信大家对JVM虚拟机的架构已经有所了解，若想了解更多相关知识，不妨来关注一下极悦的Java虚拟机视频，里面有更多的知识在等着大家去学习，希望对大家能够有所帮助。