钱争 發表於 2025-9-2 20:34:00

JVM的组成部分

<p>我们先说说 <strong>JVM&nbsp;</strong>是什么，Java Virtual Machine（Java 虚拟机）。我们可以把它理解成一个 "虚拟的计算机" —— 它不是真实的硬件设备，而是一段能运行 Java 字节码的程序。</p>
<p>如果 Java 代码是 "世界通用的食谱"，那么 JVM 就是 "能看懂这份食谱的厨师"。不管是用&nbsp;Windows 、Mac 还是 Linux，只要安装了对应平台的 JVM，就能把同一份 Java 字节码（.class 文件）"做"&nbsp;出同样的效果。这也是 Java 能实现 "<strong>一次编写，到处运行</strong>（<strong>Write Once, Run Anywhere</strong>）"&nbsp;的核心秘密。</p>
<h4>1、类加载子系统（ClassLoader Subsystem）</h4>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(1) </strong>定义：负责把 <strong><code>.class</code></strong> 文件加载到 JVM 内存中。</p>
<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; <strong>(2)</strong> 主要步骤：</p>
<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; <strong>①</strong>&nbsp;<strong>加载（Loading）</strong>：从文件系统或网络中找到 class 文件，读进内存。</p>
<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; <strong>②</strong>&nbsp;<strong>链接（Linking）</strong>：验证（字节码是否安全）、准备（为类变量分配内存并设置默认值）、解析（将符号引用转为直接引用）。</p>
<p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; <strong>③</strong>&nbsp;<strong>初始化（Initialization）</strong>：执行类变量的赋值操作和静态代码块。</p>
<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<strong>(3)&nbsp;</strong>主要的类加载器：启动类加载器（Bootstrap）、扩展类加载器（Extension）、应用类加载器（Application）。</p>
<h4>2、运行时数据区（Runtime Data Area）</h4>
<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;JVM 在&nbsp;<strong>运行</strong> Java 程序时使用的内存区域，可以分为：</p>
<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<strong>(1)&nbsp;方法区（Method Area）</strong></p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;①</strong>&nbsp;存储类相关信息（类的结构、方法、字段、常量池）。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;②</strong>&nbsp;在 HotSpot JVM 中，早期叫 <strong>永久代（PermGen）</strong>，后期改为 <strong>元空间（Metaspace）</strong>。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(2)&nbsp;堆（Heap）</strong></p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;①&nbsp;</strong>存放所有对象实例。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;②&nbsp;</strong>是垃圾回收器（GC）的主要工作区域。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;③&nbsp;</strong>通常分为 <strong>新生代（Young Generation）</strong>和 <strong>老年代（Old Generation）</strong>。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(3)&nbsp;Java 虚拟机栈（JVM Stack）</strong></p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;①&nbsp;</strong>每个线程启动时都会创建一个栈。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;②&nbsp;</strong>用来存储方法调用时的 <strong>局部变量、操作数栈、返回地址</strong> 等信息。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;③&nbsp;</strong>每次方法调用就是一个 <strong>栈帧</strong>。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(4)&nbsp;本地方法栈（Native Method Stack）</strong></p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;①&nbsp;</strong>与 JVM Stack 类似，但服务于 <strong>本地方法（Native Method）</strong>。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;②&nbsp;</strong>通常是用 C/C++ 实现的。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(5)&nbsp;程序计数器（Program Counter, PC Register）</strong></p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;①&nbsp;</strong>每个线程都有一个独立的程序计数器。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;②&nbsp;</strong>保存当前线程正在执行的字节码的地址。</p>
<h4>3、执行引擎（Execution Engine）</h4>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(1)&nbsp;</strong>负责把字节码 <strong>解释/编译</strong> 为机器指令，交给底层操作系统执行。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(2)&nbsp;</strong>主要包括：</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;①&nbsp;解释器</strong>：逐行解释执行字节码。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;②&nbsp;JIT 编译器（Just-In-Time Compiler）</strong>：将热点代码编译成本地机器码，提高执行效率。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;③&nbsp;即时编译优化组件</strong>：对热点代码进行优化，例如方法内联、循环展开等。</p>
<h4>4、本地方法接口（JNI, Java Native Interface）</h4>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(1)&nbsp;</strong>提供 Java 调用其他语言（如 C、C++）库的能力。</p>
<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(2)&nbsp;</strong>通过 JNI，可以让 Java 程序访问底层操作系统或硬件功能。</p>
<p>我看有网友问&nbsp;<strong>垃圾回收器</strong> 算不算JVM的一部分呢？垃圾回收 并不是 JVM 的 "组成模块"，而是 <strong>JVM 的一项功能</strong>。不同 JVM 提供了不同的 <strong>GC </strong>实现，比如 CMS、G1、ZGC 等。</p>
<p style="text-align: right"><span style="color: rgba(53, 152, 219, 1)">真正的强者，不是不失败，而是善于从失败中吸取教训。-- 烟沙九洲</span></p><br><br>
来源：https://www.cnblogs.com/yanshajiuzhou/p/19070685
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