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JVM体系的三个主要子系统

汽车玩家 来源:黑马程序员 作者:黑马程序员 2020-05-05 19:56 次阅读

快来查看JVM不同组件的概述以及非常有用的图表。

这是最近在国外论坛看到一个很实用的介绍,分享给大家哦。

每个Java开发人员都知道字节码将由JRE(Java运行时环境)执行。但是,许多人并不知道JRE是Java虚拟机(JVM)的实现,它可以分析字节码,解释代码并执行它。作为开发人员,了解JVM的体系结构非常重要,因为它使我们能够更高效地编写代码。在本文中,我们将更深入地了解Java中的JVM体系结构以及JVM的不同组件。

什么是JVM?

一个虚拟机是一个软件实现物理机。Java是根据WORA(可在任何地方运行一次写入)的概念开发的,该概念可在VM上运行。该编译器编译Java文件转换成一个Java 的.class文件,则该.class文件输入到JVM,它加载并执行类文件。下图是JVM的体系结构图。

JVM体系结构图

JVM体系的三个主要子系统

JVM如何工作?

如上面的架构图所示,JVM分为三个主要子系统:

ClassLoader子系统

运行时数据区

执行引擎

1. ClassLoader子系统

Java的动态类加载功能由ClassLoader子系统处理。它加载,链接。并在运行时(而非编译时)首次引用类时初始化类文件。

1.1加载

类将由此组件加载。BootStrap ClassLoader,扩展ClassLoader和Application ClassLoader是有助于实现该目标的三个ClassLoader。

BootStrap ClassLoader –负责从引导类路径中加载类,仅用于rt.jar。最高优先级将给予此加载程序。

扩展ClassLoader –负责加载ext文件夹(jre \ lib)内的类。

Application ClassLoader –负责加载应用程序级别的类路径,提到的环境变量路径等。

上面的ClassLoader在加载类文件时将遵循委托层次算法

1.2连结

验证 -字节码验证程序将验证生成的字节码是否正确,如果验证失败,我们将收到验证错误。

准备 –将为所有静态变量分配内存并为其分配默认值。

解决 –将所有符号内存引用替换为“方法区域”中的原始引用。

1.3初始化

这是ClassLoading的最后阶段;在此,所有静态变量将被分配原始值,并且将执行静态块。

2.运行时数据区

运行时数据区分为五个主要部分:

方法区域–所有类级别的数据(包括静态变量)都将存储在此处。每个JVM只有一个方法区域,它是共享资源。

堆区–所有对象及其对应的实例变量和数组将存储在此处。每个JVM还有一个堆区。由于“方法”和“堆”区域共享多个线程的内存,因此存储的数据不是线程安全的。

堆栈区–对于每个线程,将创建一个单独的运行时堆栈。对于每个方法调用,将在堆栈存储器中创建一个条目,称为堆栈帧。所有局部变量都将在堆栈存储器中创建。堆栈区域不是共享资源,因此是线程安全的。堆栈框架分为三个子实体:局部变量数组 –与该方法有关,涉及多少局部变量,并且相应的值将存储在此处。操作数堆栈 –如果需要执行任何中间操作,则操作数堆栈充当执行该操作的运行时工作区。帧数据 –与该方法相对应的所有符号都存储在此处。在任何例外情况下,捕获块信息将保留在帧数据中。

PC寄存器 –每个线程将具有单独的PC寄存器,以在执行指令后保存当前执行指令的地址,PC寄存器将用下一条指令进行更新。

本机方法堆栈 –本机方法堆栈保存本机方法信息。对于每个线程,将创建一个单独的本机方法堆栈。

3.执行引擎

分配给运行时数据区的字节码将由执行引擎执行。执行引擎读取字节码并逐段执行。

解释器–解释器解释字节码的速度较快,但执行速度较慢。解释器的缺点是,当多次调用一种方法时,每次都需要新的解释。

JIT编译器– JIT编译器消除了解释器的缺点。执行引擎将使用解释器的帮助来转换字节码,但是当发现重复的代码时,它将使用JIT编译器,该编译器将编译整个字节码并将其更改为本地代码。此本地代码将直接用于重复的方法调用,从而提高系统的性能。中间代码生成器–产生中间代码代码优化器–负责优化上面生成的中间代码目标代码生成器–负责生成机器代码或本机代码Profiler–一个特殊的组件,负责查找热点,即是否多次调用该方法。

垃圾收集器:收集并删除未引用的对象。垃圾回收可以通过调用触发System.gc(),但不能保证执行。JVM的垃圾收集收集创建的对象。

Java本机接口(JNI):JNI将与本机方法库进行交互,并提供执行引擎所需的本机库。

本机方法库:这是本机库的集合,这是执行引擎所需的。

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