JAVA虚拟机工作原理
JVM工作原理
JVM工作原理JVM（Java虚拟机）是Java程序的运行环境，它负责将Java源代码编译成可执行的字节码，并提供运行时环境来执行字节码。
JVM的工作原理涉及到类加载、内存管理、垃圾回收、即时编译等多个方面。
1. 类加载JVM通过类加载器（ClassLoader）来加载Java类。
类加载器根据类的全限定名（包括包名和类名）在类路径中查找对应的字节码文件，并将其加载到内存中。
类加载器采用双亲委派模型，即先由父类加载器尝试加载类，如果父类加载器无法加载，则由子类加载器尝试加载。
这种模型保证了类的唯一性和安全性。
2. 内存管理JVM将内存分为多个区域，包括方法区、堆、栈和程序计数器。
方法区存储类的元数据信息，如字段、方法、常量池等。
堆是存放对象实例的区域，通过垃圾回收机制来管理内存的分配和释放。
栈用于存储方法的局部变量和方法调用信息。
程序计数器用于指示当前线程执行的字节码指令。
3. 垃圾回收JVM通过垃圾回收机制自动回收不再使用的对象内存。
垃圾回收器会定期扫描堆内存，标记所有还在使用的对象，然后清理掉未被标记的对象。
常见的垃圾回收算法有标记-清除、复制、标记-整理等。
JVM还提供了不同的垃圾回收器，如Serial、Parallel、CMS、G1等，可以根据应用场景选择合适的垃圾回收器。
4. 即时编译JVM使用即时编译器（Just-In-Time Compiler）将热点代码（经常被执行的代码）编译成本地机器码，以提高执行效率。
JVM会监测程序的运行情况，根据热点代码的执行频率和调用关系进行优化编译。
即时编译器可以选择不同的编译策略，如解释执行、编译执行或混合执行。
5. 内存模型JVM定义了Java程序在多线程环境下的内存模型，保证多线程的内存可见性和有序性。
内存模型规定了线程之间如何进行通信和同步。
JVM使用主内存和工作内存的概念，线程之间的共享变量存储在主内存中，每个线程有自己的工作内存，线程对共享变量的操作先在工作内存中进行，然后通过主内存来同步和通信。
java虚拟机的工作原理
java虚拟机的工作原理Java虚拟机（JVM）是Java程序运行的环境，它负责解释和执行Java字节码。
JVM的工作原理可以分为三个主要的部分：类加载、字节码执行和垃圾回收。
1.类加载：JVM通过类加载器将Java字节码加载到内存中。
类加载器根据类路径在文件系统或网络中查找并读取字节码文件，然后将其转化为JVM运行时数据结构，如类和方法的元数据。
加载完成后，JVM会在方法区中存储类的元数据，并在堆中分配内存来存储类的实例。
2.字节码执行：3.垃圾回收：JVM提供垃圾回收机制来自动释放不再使用的内存。
JVM会跟踪每个对象的引用，当一个对象没有引用时，即被视为垃圾。
垃圾回收器定期执行垃圾收集操作，释放垃圾对象占用的内存。
垃圾回收器有不同的实现策略，如标记-清除、引用计数、复制、标记-整理等。
除了以上三个主要的部分，JVM还包含其他组件，如堆内存、栈、方法区等。
堆内存用于存储对象实例，栈用于存储局部变量和方法调用参数，方法区用于存储类的元数据和静态数据。
JVM的工作过程如下：1. 通过类加载器加载Java字节码。
2.解释执行或JIT编译字节码。
3.根据需要进行垃圾回收和内存管理。
4.执行程序。
JVM的优点是跨平台性、自动内存管理和高性能。
通过JVM，Java程序可以在不同的硬件和操作系统上运行，无需修改源代码。
JVM的自动内存管理功能减轻了开发人员对内存管理的负担，避免了内存泄漏和越界访问等错误。
JVM的即时编译技术能够将热点代码优化为本地机器代码，提高程序的执行效率。
在实际的Java应用开发中，了解JVM的工作原理有助于编写高效的代码和解决性能问题。
开发人员可以通过调整JVM参数、选择合适的垃圾回收器和内存分配策略来优化程序的性能。
同时，了解JVM的工作原理还有助于理解虚拟机层面的问题和调优技巧，提升应用的可靠性和稳定性。
jvm原理
JVM 原理解释JVM 全称是 Java Virtual Machine ，Java 虚拟机，这个 JVM 你是看不到的，它存在内存中。
我们知道计算机的基本构成是：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备，那这个 JVM 也是有这成套的元素，运算器是当然是交给硬件 CPU 还处理了，只是为了适应“一次编译，随处运行”的情况，需要做一个翻译动作，于是就用了JVM 自己的命令集，JVM 的命令集则是可以到处运行的，因为 JVM 做了翻译，根据不同的CPU ，翻译成不同的机器语言。
JVM 是一个内存中的虚拟机，那它的存储就是内存了，我们写的所有类、常量、变量、方法都在内存中。
JVM 的组成部分Class Loader 类加载器类加载器的作用是加载类文件(.class)到内存，Class Loader 加载的 class 文件是有格式要求的。
类加载的最终产品是位于运行时数据区的堆区的Class对象。
Class对象封装了类在方法区内部的数据结构。
并且向JAVA程序提供了访问类在方法区内的数据结构。
JVM加载class文件的原理机制1. Java 中的所有类，必须被装载到 JMV 中才能运行，这个装载工作是由 JVM 中的类装载器完成的，类装载器所做的工作实质是把类文件从硬盘读取到内存中。
2. Java中的类大致分为三种：a) 系统类b) 扩展类c) 由程序员自定义的类3. 类装载方式，有两种：a) 隐式装载，程序在运行过程中当碰到通过 new 等方式生成对象时，隐式调用类装载器加载对应的类到jvm中。
b) 显式装载，通过 class.forname() 等方法，显式加载需要的类。
4. 类加载的动态性体现一个应用程序总是由n多个类组成，Java 程序启动时，并不是一次把所有的类全部加载后再运行，它总是先把保证程序运行的基础类一次性加载到 JVM 中，其它类等到 JVM 用到的时候再加载，这样的好处是节省了内存的开销。
java 原理
java 原理
Java是一种面向对象的编程语言，由SUN Microsystems公司（现已
被Oracle Corporation收购）开发。
Java编程语言具有可移植性、高效性、安全性和易学性等特点，因此被广泛应用于Web应用程序、桌面应用
程序和移动应用程序等领域。
Java的工作原理如下：
1. 编写Java代码：Java代码是基于面向对象编程（OOP）的，它通
过类和对象封装数据和行为。
2. 编译Java代码：Java代码经过编译器编译成字节码文件
（.class），字节码是一种中间代码，它可以在任何平台上执行。
3. Java虚拟机（JVM）：Java虚拟机是Java平台的核心组件，它是
一个运行字节码文件的虚拟计算机。
JVM负责将字节码文件转换成机器语言，并且管理内存、线程、安全和性能等方面。
4. 执行Java程序：一旦JVM加载了字节码文件，它就会在内存中生
成对象并运行程序。
在运行时，JVM会根据程序的需求来执行相应的操作。
当程序执行完毕或者发生异常的时候，JVM会终止程序的执行。
总之，Java的核心思想是“Write once, run anywhere”（一次编写，到处运行），这意味着Java程序的字节码可以在不同的平台上运行，而不需要重新编译。
这是Java成为流行编程语言之一的重要原因之一。
JVM运行机制及其原理
JVM运行机制及其原理JVM（Java Virtual Machine）是Java虚拟机的缩写，是运行Java 字节码的虚拟计算机。
它是Java平台的核心组件，负责在不同的操作系统上执行Java程序。
JVM运行机制主要包括类加载、字节码解释、即时编译、垃圾收集等过程，下面将详细介绍JVM运行机制及其原理。
1.类加载当一个Java程序被运行时，JVM会首先加载程序的主类，然后根据程序的依赖关系逐步加载相关的类。
类加载过程主要分为加载、验证、准备、解析和初始化几个阶段：-加载：通过类加载器将类文件加载到内存中。
- 验证：确保加载的类符合Java语言规范和JVM规范。
-准备：为类的静态变量分配内存并初始化为默认值。
-解析：将符号引用转换为直接引用。
-初始化：执行类的初始化方法。
2.字节码解释加载完类文件后，JVM会通过解释器将字节码文件逐条解释执行，将每条字节码翻译成对应的机器代码并执行。
这种方式简单直接，但效率较低，适用于少量代码和频繁切换的情况。
3.即时编译4.垃圾收集JVM还负责管理程序的内存，包括分配内存、回收无用内存等。
在Java中，内存是通过堆和栈来管理的，堆用于存放对象实例，栈用于存放基本数据类型和方法调用。
JVM通过垃圾收集器来管理堆内存，自动回收不再使用的对象，并将内存释放出来供其他对象使用。
5.类加载器类加载器是JVM的重要组成部分，负责加载class文件，并将其转换成JVM可以识别的数据结构。
JVM中存在多个类加载器，分为三个级别：启动类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器。
类加载器采用双亲委派模型，当需要加载一个类时，先委托给父类加载器加载，只有当父类加载器无法找到类时，才由自己加载。
6.内存模型JVM中的内存分为程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区等几部分。
程序计数器记录当前指令执行的位置；虚拟机栈用于存放局部变量表和操作数栈；本地方法栈用于支持本地方法调用；堆用于存放对象实例；方法区用于存放类信息、静态变量等。
jvm的工作原理
jvm的工作原理
JVM（Java虚拟机）是一种运行Java字节码的虚拟机，它是Java 语言的核心组成部分。
JVM的主要工作是将Java代码编译成字节码并在运行时执行这些字节码。
JVM的工作流程如下：
1. 读取字节码：JVM读取字节码文件并将其加载到内存中。
2. 类加载：JVM将字节码文件转换为Java类，并进行类的验证、准备和解析。
3. 内存分配：JVM为Java类分配内存空间，并将其属性和方法加载到内存中。
4. 字节码执行：JVM执行Java字节码，通过解释器或即时编译器将字节码转换为机器码，并在CPU上运行。
5. 垃圾回收：JVM负责管理Java对象的内存分配和释放，使用垃圾回收算法来自动回收不再使用的对象。
JVM的工作原理是基于Java语言的跨平台特性，它将Java代码转换为字节码，使得Java程序可以在不同的操作系统和硬件上运行。
同时，JVM的垃圾回收机制可以有效地管理内存，避免了内存泄漏和越界访问等问题，提高了Java程序的稳定性和安全性。
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jvm 的原理
jvm 的原理JVM（Java Virtual Machine）是一种能够执行Java字节码的虚拟机。
它是Java技术的核心，负责将Java源代码编译为平台无关的字节码，并在不同的操作系统上执行这些字节码。
JVM的原理可以简单概括为以下几个方面：1. 类加载：JVM首先通过类加载器加载Java源代码编译生成的字节码文件。
类加载器将字节码文件加载到JVM中，并解析字节码文件的结构，创建对应的类模板。
2. 内存管理：JVM将内存划分为不同的区域，包括堆、栈、方法区等。
其中，堆是用于存储对象实例的区域，栈用于存储方法的调用栈，方法区则存储类的元数据信息。
JVM通过垃圾回收机制自动管理堆内存，释放不再使用的对象。
3. 即时编译：JVM在执行字节码时，会将热点代码（即频繁执行的代码）通过即时编译器（Just-In-Time Compiler）编译为本地机器码，以提高执行效率。
即时编译器会根据运行时的情况进行优化，如方法内联、循环展开等。
4. 解释执行：对于非热点代码，JVM会使用解释器将字节码逐条解释执行。
解释器将字节码转换为机器码并执行，但执行效率相对较低。
5. 安全机制：JVM提供了安全管理器（Security Manager）来保护系统安全。
安全管理器可以控制JVM对外部资源的访问权限，防止恶意代码对系统造成破坏。
6. 异常处理：JVM提供了异常处理机制来处理程序中的异常情况。
当程序发生异常时，JVM会根据异常处理器（Exception Handler）的配置，选择相应的处理方式，如打印异常信息、捕获并处理异常等。
7. 多线程支持：JVM支持多线程并发执行。
它通过线程调度器（Thread Scheduler）来调度各个线程的执行顺序，实现多线程的并发执行。
8. 跨平台性：由于JVM将字节码作为中间语言，可以在不同的操作系统上执行Java程序。
这使得Java具有较好的跨平台性，只需在不同平台上安装对应的JVM即可。
jvm原理及性能调优
jvm原理及性能调优JVM原理及性能调优。
JVM（Java Virtual Machine）是Java虚拟机的缩写，是Java程序运行的核心组件。
它负责将Java字节码文件解释成特定平台上的机器指令。
JVM的性能对于Java应用程序的运行效率和稳定性有着至关重要的影响。
因此，了解JVM的原理并进行性能调优是非常重要的。
首先，我们来了解一下JVM的基本原理。
JVM主要由类加载器、运行时数据区、执行引擎三部分组成。
类加载器负责将class文件加载到JVM中，并对类进行初始化、连接和加载。
运行时数据区包括方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器，它们分别用于存储类的结构信息、对象实例、方法调用、本地方法和线程执行的位置。
执行引擎负责执行字节码指令，将Java程序转换成机器代码。
了解了JVM的基本原理之后，我们需要关注JVM性能调优的相关内容。
JVM 性能调优主要包括内存管理、垃圾回收、JIT编译器优化和线程管理等方面。
在内存管理方面，我们可以通过调整堆内存大小、永久代大小、新生代和老年代的比例等参数来优化内存的使用。
合理的内存分配可以减少内存碎片，提高内存使用效率。
垃圾回收是JVM性能调优的重要一环。
通过调整垃圾回收器的类型、参数和触发条件，我们可以优化垃圾回收的效率，减少应用程序的停顿时间，提高系统的吞吐量。
JIT编译器是JVM的即时编译器，它负责将热点代码编译成本地机器代码，以提高程序的执行速度。
我们可以通过调整JIT编译器的参数来优化编译效率，提高程序的性能。
线程管理也是JVM性能调优的重要内容。
合理的线程调度和线程池的使用可以提高系统的并发性能，减少线程的竞争和阻塞，提高系统的吞吐量。
除了上述内容，我们还可以通过监控工具对JVM进行性能分析，找出程序的瓶颈，并针对性地进行优化。
常用的监控工具包括JVisualVM、JConsole、JProfiler 等。
总的来说，JVM的性能调优是一个复杂而又细致的工作。
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内容
JVM的生命周期 JVM的体系结构 JVM类加载器 JVM执行引擎 JVM运行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数据区 JVM垃圾回收 问题
JVM的体系结构之类加载器
一、 JVM将整个类加载过程划分为了三个步骤： （1）装载
装载过程负责找到二进制字节码并加载至JVM中，JVM通过类名、类所在的包名通过ClassLoader 来完成类的加载，同样，也采用以上三个元素来标识一个被加载了的类：类名+包名+ClassLoader 实例ID。
JVM的体系结构之类加载器
四、简单的classLoader例子
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • /* * 格式化文件所对应的路径 */ public static String FormatClassName(String name){ FILEPATH= DEAFAULTDIR + name+".class"; return FILEPATH; } /* * main方法测试 */ public static void main(String[] args) throws Exception { AutoClassLoader acl = new AutoClassLoader(); Class c = acl.findClass("testClass"); Object obj = c.newInstance(); Method m = c.getMethod("getName",new Class[]{String.class ,int.class}); m.invoke(obj,"你好",123); System.out.println(c.getName()); System.out.println(c.getClassLoader()); System.out.println(c.getClassLoader().getParent()); }
内容
JVM的生命周期 JVM的体系结构 JVM类加载器 JVM执行引擎 JVM运行时数据区 JVM垃圾回收 问题
JVM的体系结构之执行引擎
一、JVM通过执行引擎来完成字节码的执行，在执行过程中JVM采用的是自己的 一套指令系统，每个线程在创建后，都会产生一个程序计数器（pc）和栈（ Stack），其中程序计数器中存放了下一条将要执行的指令，Stack中存放 Stack Frame，表示的为当前正在执行的方法，每个方法的执行都会产生Stack Frame，Stack Frame中存放了传递给方法的参数、方法内的局部变量以及操 作数栈，操作数栈用于存放指令运算的中间结果，指令负责从操作数栈中弹出 参与运算的操作数，指令执行完毕后再将计算结果压回到操作数栈，当方法执 行完毕后则从Stack中弹出，继续其他方法的执行。 在执行方法时JVM提供了invokestatic、invokevirtual、invokeinterface和 invokespecial四种指令来执行 （1）invokestatic：调用类的static方法 （2） invokevirtual： 调用对象实例的方法 （3） invokeinterface：将属性定义为接口来进行调用 （4） invokespecial： JVM对于初始化对象（Java构造器的方法为：<init>） 以及调用对象实例中的私有方法时。
（2）链接
链接过程负责对二进制字节码的格式进行校验、初始化装载类中的静态变量以及解析类中调用的接 口、类。 在完成了校验后，JVM初始化类中的静态变量，并将其值赋为默认值。 最后一步为对类中的所有属性、方法进行验证，以确保其需要调用的属性、方法存在，以及具备应 的权限（例如public、private域权限等），会造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等错误 信息。
JVM的生命周期
一、首先分析两个概念 JVM实例和JVM执行引擎实例 （1）JVM实例对应了一个独立运行的java程序 它是进程级别 （2）JVM执行引擎实例则对应了属于用户运行程序的线程 它是线程级别的
JVM的生命周期
二、JVM的生命周期 （1）JVM实例的诞生 当启动一个Java程序时，一个JVM实例就产生了，任何一个拥有public static void main(String[] args)函数的class都可以作为JVM实例运行的起点 （2）JVM实例的运行 main()作为该程序初始线程的起点，任何其他线程均由该线程启动。JVM 内部有两种线程：守护线程和非守护线程，main()属于非守护线程，守护线 程通常由JVM自己使用，java程序也可以标明自己创建的线程是守护线程。 （3）JVM实例的消亡 当程序中的所有非守护线程都终止时，JVM才退出；若安全管理器允许，程 序也可以使用Runtime类或者System.exit()来退出。
反射的关键：要实现动态的调用，最明显的方法就是动态的生成字 节码，加载到JVM中并执行
JVM的体系结构之执行引擎
（1）Class actionClass=Class.forName(外部实现类);
调用本地方法，使用调用者所在的ClassLoader来加载创建出Class对象；
（2）Method method=actionClass.getMethod(“execute”,null);
内容
JVM的生命周期 JVM的体系结构 JVM类加载器 JVM执行引擎 JVM运行时数据区 JVM垃圾回收 问题
JVM的体系结构
JVM的体系结构
一、 JVM的内部体系结构分为三部分， （1）类装载器（ClassLoader）子系统 作用: 用来装载.class文件 （2）执行引擎 作用:执行字节码，或者执行本地方法 （3）运行时数据区 方法区，堆，java栈，PC寄存器，本地方法栈
JVM的体系结构之类加载器
三、ClassLoader抽象类提供了几个关键的方法：
（1）loadClass 此方法负责加载指定名字的类，ClassLoader的实现方法为先从已经加载的类中寻找，如没有则继 续从parent ClassLoader中寻找，如仍然没找到，则从System ClassLoader中寻找，最后再调用 findClass方法来寻找，如要改变类的加载顺序，则可覆盖此方法 （2）findLoadedClass 此方法负责从当前ClassLoader实例对象的缓存中寻找已加载的类，调用的为native的方法。 （3） findClass 此方法直接抛出ClassNotFoundException，因此需要通过覆盖loadClass或此方法来以自定义的方式 加载相应的类。 (4) findSystemClass 此方法负责从System ClassLoader中寻找类，如未找到，则继续从Bootstrap ClassLoader中寻找， 如仍然为找到，则返回null。 (5)defineClass 此方法负责将二进制的字节码转换为Class对象 (6) resolveClass 此方法负责完成Class对象的链接，如已链接过，则会直接返回。
JVM的体系结构之执行引擎
二、反射机制是Java的亮点之一，基于反射可动态调用某对象实例中对应的方法 、访问查看对象的属性等，而无需在编写代码时就确定需要创建的对象，这 使得Java可以实现很灵活的实现对象的调用，代码示例如下：
Class actionClass=Class.forName(外部实现类); Method method=actionClass.getMethod(“execute”,null); Object action=actionClass.newInstance(); method.invoke(action,null);
(1) Bootstrap ClassLoader 这是JVM的根ClassLoader，它是用C++实现的，JVM启动时初始化此ClassLoader，并由此 ClassLoader完成$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar（Sun JDK的实现）中所有class文件的加载，这个jar 中包含了java规范定义的所有接口以及实现。 (2) Extension ClassLoader JVM用此classloader来加载扩展功能的一些jar包 (3) System ClassLoader JVM用此classloader来加载启动参数中指定的Classpath中的jar包以及目录，在Sun JDK中 ClassLoader对应的类名为AppClassLoader。 (4) User-Defined ClassLoader User-DefinedClassLoader是Java开发人员继承ClassLoader抽象类自行实现的ClassLoader，基于 自定义的ClassLoader可用于加载非Classpath中的jar以及目录
（3）初始化
初始化过程即为执行类中的静态初始化代码、构造器代码以及静态属性的初始化，在四种情况下初 始化过程会被触发执行： 调用了new；反射调用了类中的方法；子类调用了初始化；JVM启动过程中指定的初始化类。
JVM的体系结构之类加载器
JVM的体系结构之类加载器
一、JVM两种类装载器包括：启动类装载器和用户自定义类装载器，启动类装 载器是JVM实现的一部分，用户自定义类装载器则是Java程序的一部分，必须是 ClassLoader类的子类。 二、 主要分为以下几类：