JVM原理（一）基本原理

前言

     JVM一直是java知识里面进阶阶段的重要部分，如果希望在java领域有更深入的的研究，那么JVM则是无论如何也规避不开的话题。

运行流程

     我们知道java一直宣称异常编译，到处运行，那么它是如何实现的呢？我们看下图：

     Java经过一次编译之后，将java代码编译成字节码，也就是.class文件，然后在不同的操作系统上依靠不同的java虚拟机进行解释。最后再转换为不同平台的机器码，最终得到执行结果。
那么了解基本原理后，我们尝试去做更深入的研究，一个普通的java程序它的执行流程到底是怎么样的呢？例如我们写了一段这样的代码：
     public　class HellWorld {
　　　　public static void main(String[] args){
　　　　　　System.out.print(“Hello world”);
　　　　}
　　}
     这段程序从编译到运行，最终打印出“Hello world”中间经过哪些步骤呢？我们来看下图：

     Java代码经过编译之后生成字节码文件（.class）,通过java HelloWorld执行，此时java根据系统的版本找到jvm.cfg,然后找到对应的jvm.dll，jvm.dll则是java虚拟机的主要实现，接下来初始化jvm，并且获得JNI接口，什么是JNI接口，就是java本地接口；通过JNI接口找到class文件后并装载进jvm中，找到main方法，最后执行。

JVM基本结构

     可能通过上面的描述，大家对jvm运行流程有了一个粗略的认识，那么jvm内部到底是怎么执行一个class文件的呢，也就是上图中最后一步第6步的内部细节是怎样的呢？要了解这个问题，我们首先的看一下jvm内部结构：

     从这个结构不难看出，class文件被jvm装载后，经过jvm的内存空间调配，最终是由执行引擎完成class执行，当然这个过程还有其他角色模块的协助，这些模块协同配合才能让一个java程序成功运行，下面来详细介绍这些模块，他们也是最后面学习jvm最重要的部分。

内存空间

     １．jvm内存空间包含：方法区、java堆、java栈、本地方法栈。
     ２．方法区是各个线程共享的区域，存放类信息、常量、静态变量。
     ３．Java堆也是各个线程共享区域，存放类的实例，是jvm垃圾回收器的主要工作区域；因此java堆也是java应用程序中最大的一块内存空间。如果java堆空间不足，程序就会抛出outOfMemoryError异常。
     ４．Java栈是每个线程私有的区域，它的生命周期与线程相同，一个线程对应一个java栈，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”，而栈帧中包括方法中的局部变量，用于存放中间状态值的操作栈。如果java栈空间不足，程序会抛出Stack OverflowError异常，想一下什么情况下回容易产生这个错误，对，递归，递归如果深度很深，就会执行大量的方法，方法越多java栈的占用空间越大。
     ５．本地方法栈角色跟java栈类似，只不过它是用来表示执行本地方法的，本地方法栈存放的方法调用本地方法库，实现与操作系统、硬件交互的目的。
     ６．PC寄存器，说到这里我们的类已经加载了，实例对象、方法、静态变量都去了自己该去的地方，那么问题来了，程序该怎么之心，哪个方法先执行，哪个方法后执行，这些指令执行的顺序就是PC寄存器在管，它的作用就是控制程序指令的执行顺序。
     ７．执行引擎就是根据PC寄存器调配指令顺序，一次执行程序指令。

结语

     Java源文件----》class文件----》类加载子系统----》内存空间