介紹

　　JVM 是 Java Virtual Machine(Java 虛擬機(jī))的縮寫(xiě),JVM 是一種用于計(jì)算設(shè)備的規(guī)范,它是一個(gè)虛構(gòu)出來(lái)的計(jì)算機(jī),是通過(guò)在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

JVM所處位置：從下圖可以看出JVM?是運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的,與硬件沒(méi)有直接的交互

JVM結(jié)構(gòu)圖體系

堆（Heap)

　?Java堆（Java Heap）是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊只祠。Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域抛寝，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建盗舰。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例钻趋，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存剂习。Java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域鳞绕，因此很多時(shí)候也被稱(chēng)做“GC堆”。如果從內(nèi)存回收的角度看萄焦，由于現(xiàn)在收集器基本都是采用的分代收集算法楷扬，所以Java堆中還可以細(xì)分為：新生代和老年代；再細(xì)致一點(diǎn)的有Eden空間躲株、From Survivor空間霜定、To Survivor空間等。根據(jù)Java虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定辖所，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中缘回，只要邏輯上是連續(xù)的即可，就像我們的磁盤(pán)空間一樣啦吧。在實(shí)現(xiàn)時(shí)授滓，既可以實(shí)現(xiàn)成固定大小的肆糕，也可以是可擴(kuò)展的诚啃，不過(guò)當(dāng)前主流的虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)的（通過(guò)-Xmx和-Xms控制）。如果在堆中沒(méi)有內(nèi)存完成實(shí)例分配噩咪，并且堆也無(wú)法再擴(kuò)展時(shí)胃碾，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常仆百。

方法區(qū)（Method Area）

????方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣奔脐，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域髓迎，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類(lèi)信息排龄、常量、靜態(tài)變量尺铣、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)凛忿。雖然Java虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分店溢，但是它卻有一個(gè)別名叫做Non-Heap（非堆），目的應(yīng)該是與Java堆區(qū)分開(kāi)來(lái)逞怨。對(duì)于習(xí)慣在HotSpot虛擬機(jī)上開(kāi)發(fā)和部署程序的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)叠赦，很多人愿意把方法區(qū)稱(chēng)為“永久代”（Permanent Generation）除秀，本質(zhì)上兩者并不等價(jià)，僅僅是因?yàn)镠otSpot虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇把GC分代收集擴(kuò)展至方法區(qū)册踩，或者說(shuō)使用永久代來(lái)實(shí)現(xiàn)方法區(qū)而已。Java虛擬機(jī)規(guī)范對(duì)這個(gè)區(qū)域的限制非常寬松胖秒，除了和Java堆一樣不需要連續(xù)的內(nèi)存和可以選擇固定大小或者可擴(kuò)展外阎肝，還可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾收集肮街。相對(duì)而言嫉父，垃圾收集行為在這個(gè)區(qū)域是比較少出現(xiàn)的，但并非數(shù)據(jù)進(jìn)入了方法區(qū)就如永久代的名字一樣“永久”存在了摇肌。這個(gè)區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類(lèi)型的卸載朦蕴，一般來(lái)說(shuō)這個(gè)區(qū)域的回收“成績(jī)”比較難以令人滿(mǎn)意弟头，尤其是類(lèi)型的卸載赴恨，條件相當(dāng)苛刻伦连，但是這部分區(qū)域的回收確實(shí)是有必要的。根據(jù)Java虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定额港，當(dāng)方法區(qū)無(wú)法滿(mǎn)足內(nèi)存分配需求時(shí)移斩，將拋出OutOfMemoryError異常绢馍。?

程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）

　程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，它的作用可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器猖任。在虛擬機(jī)的概念模型里（僅是概念模型朱躺，各種虛擬機(jī)可能會(huì)通過(guò)一些更高效的方式去實(shí)現(xiàn)）搁痛，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令落追，分支轿钠、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)症汹、異常處理背镇、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴(lài)這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成瞒斩。?由于Java虛擬機(jī)的多線程是通過(guò)線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的胸囱，在任何一個(gè)確定的時(shí)刻，一個(gè)處理器（對(duì)于多核處理器來(lái)說(shuō)是一個(gè)內(nèi)核）只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令烹笔。因此谤职，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器冤吨，各條線程之間的計(jì)數(shù)器互不影響锅很，獨(dú)立存儲(chǔ)凤跑，我們稱(chēng)這類(lèi)內(nèi)存區(qū)域?yàn)椤熬€程私有”的內(nèi)存。如果線程正在執(zhí)行的是一個(gè)Java方法扔仓，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址翘簇；如果正在執(zhí)行的是Natvie方法儿倒，這個(gè)計(jì)數(shù)器值則為空（Undefined）夫否。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域凰慈。

JVM棧（JVM Stacks）

　　與程序計(jì)數(shù)器一樣，Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的森篷，它的生命周期與線程相同仲智。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame钓辆，如果沒(méi)有進(jìn)入JVM叫方法岩馍，進(jìn)入JVM的方法區(qū)后就叫棧幀）用于存儲(chǔ)局部變量表蛀恩、操作棧双谆、動(dòng)態(tài)鏈接顽馋、方法出口等信息寸谜。每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程属桦，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程聂宾。?局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（boolean系谐、byte纪他、char、short止喷、int乾巧、float预愤、long植康、double）、對(duì)象引用（reference類(lèi)型存崖，它不等同于對(duì)象本身来惧，根據(jù)不同的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)供搀，它可能是一個(gè)指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔樃鹋埃部赡苤赶蛞粋€(gè)代表對(duì)象的句柄或者其他與此對(duì)象相關(guān)的位置）和returnAddress類(lèi)型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址）屿脐。其中64位長(zhǎng)度的long和double類(lèi)型的數(shù)據(jù)會(huì)占用2個(gè)局部變量空間（Slot）摄悯，其余的數(shù)據(jù)類(lèi)型只占用1個(gè)奢驯。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配瘪阁，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)管跺，這個(gè)方法需要在幀中分配多大的局部變量空間是完全確定的禾进，在方法運(yùn)行期間不會(huì)改變局部變量表的大小豁跑。在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常狀況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度泻云，將拋出StackOverflowError異常艇拍；如果虛擬機(jī)棧可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展（當(dāng)前大部分的Java虛擬機(jī)都可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展宠纯，只不過(guò)Java虛擬機(jī)規(guī)范中也允許固定長(zhǎng)度的虛擬機(jī)棧）卸夕，當(dāng)擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

本地方法棧（Native Method Stacks）

　? ?本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的婆瓜，其區(qū)別不過(guò)是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)快集，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)贡羔。虛擬機(jī)規(guī)范中對(duì)本地方法棧中的方法使用的語(yǔ)言、使用方式與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有強(qiáng)制規(guī)定，因此具體的虛擬機(jī)可以自由實(shí)現(xiàn)它。甚至有的虛擬機(jī)（譬如Sun HotSpot虛擬機(jī)）直接就把本地方法棧和虛擬機(jī)棧合二為一。與虛擬機(jī)棧一樣摹量，本地方法棧區(qū)域也會(huì)拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

　　類(lèi)裝載器 ClassLoader,執(zhí)行引擎 ExecutionEngine

　　類(lèi)裝載器 ClassLoader

　　類(lèi)裝載器負(fù)責(zé)加載 .class 文件,class 文件在文件開(kāi)頭有特定的文件標(biāo)示(cafe babe),將.class文件加載到內(nèi)存中，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)（放類(lèi)的描述信息）內(nèi)当凡，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象朴则，用來(lái)封裝類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，?ClassLoader 只負(fù)責(zé) class 文件的加載,至于它是否可以運(yùn)行,則由 Execution Engine 決定。ClassLoader有多個(gè)

ClassLoader:　

????????????啟動(dòng)類(lèi)加載器：Bootstrap ClassLoader，負(fù)責(zé)加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄夏漱，下同)下，或被-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中的，并且能被虛擬機(jī)識(shí)別的類(lèi)庫(kù)（如rt.jar，所有的java.*開(kāi)頭的類(lèi)均被Bootstrap ClassLoader加載）。啟動(dòng)類(lèi)加載器是無(wú)法被Java程序直接引用的命爬。

　　　擴(kuò)展類(lèi)加載器：Extension ClassLoader，該加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)加載DK\jre\lib\ext目錄中，或者由java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類(lèi)庫(kù)（如javax.*開(kāi)頭的類(lèi)）媒鼓，開(kāi)發(fā)者可以直接使用擴(kuò)展類(lèi)加載器。

　　　應(yīng)用程序類(lèi)加載器：Application ClassLoader，該類(lèi)加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來(lái)實(shí)現(xiàn)擎厢，它負(fù)責(zé)加載用戶(hù)類(lèi)路徑（ClassPath）所指定的類(lèi)，開(kāi)發(fā)者可以直接使用該類(lèi)加載器，如果應(yīng)用程序中沒(méi)有自定義過(guò)自己的類(lèi)加載器酝静，一般情況下這個(gè)就是程序中默認(rèn)的類(lèi)加載器。

例子：證明類(lèi)是被那個(gè)加載器加載的

? 從上圖能看出第一個(gè)輸出null,第二個(gè)報(bào)了空指針異常，為什么會(huì)這樣呢？

　　　因?yàn)镺bject是jdk自帶的，所以在加載的時(shí)候是走Bootstrap啟動(dòng)類(lèi)加載器天梧，而B(niǎo)ootstrap加載器是C++語(yǔ)言寫(xiě)的后豫，所以在查的時(shí)候是null,Object已經(jīng)是祖先了，因?yàn)樗鼘儆贐oostrap惫霸，所以它已經(jīng)沒(méi)有祖先了茫打，它就是最大的，就好比人家的祖墳已經(jīng)是最大了，你還要去刨人家的祖墳看看人家的祖先是誰(shuí)，那肯定沒(méi)有啊责鳍，因?yàn)樽鎵炓呀?jīng)是最大的了恤溶，所以報(bào)了NullPointException();

接著：

　從上可以看出第一個(gè)用的是應(yīng)用程序加載器（AppClassLoader）,第二個(gè)是擴(kuò)展類(lèi)加載器（ExtClassLoader),第三個(gè)是啟動(dòng)類(lèi)加載器（BootstrapClassLoader),第四個(gè)為空，因?yàn)锽ootstrap是最高的了，所以頂上沒(méi)有了。

加載順序：

例如當(dāng)我們要使用某個(gè)類(lèi)的時(shí)候逆航，順序是這樣的抹剩，首先先去啟動(dòng)類(lèi)加載器bootstrap找衷敌，如果有就直接用，如果沒(méi)有就去擴(kuò)展類(lèi)加載器找，如果擴(kuò)展類(lèi)加載器沒(méi)有，就去應(yīng)用程序加載器找，如果還是沒(méi)有缭嫡，就報(bào)ClassNotFoundException異常，世紀(jì)上就是雙親委派機(jī)制，下面就說(shuō)

?雙親委派機(jī)制：

? 如果一個(gè)類(lèi)加載器收到了類(lèi)加載的請(qǐng)求雇逞，它首先不會(huì)自己去嘗試加載這個(gè)類(lèi)掉蔬，而是把請(qǐng)求委托給父加載器去完成傅寡，依次向上托启，因此疗绣，所有的類(lèi)加載請(qǐng)求最終都應(yīng)該被傳遞到頂層的啟動(dòng)類(lèi)加載器（Bootstrap ClassLoader)中工窍，只有當(dāng)父加載器在它的搜索范圍中沒(méi)有找到所需的類(lèi)時(shí)丙挽，即無(wú)法完成該加載凳怨，子加載器才會(huì)嘗試自己去加載該類(lèi)。

　　具體流程：

　　　　1.當(dāng)AppClassLoader加載一個(gè)class時(shí)，它不會(huì)嘗試加載這個(gè)類(lèi)聪铺，而是把類(lèi)加載請(qǐng)求委派給父類(lèi)加載器ExtClassLoader去完成键兜。

　　　　2.當(dāng)父類(lèi)ExtClassLoader加載到這個(gè).class時(shí)夷磕，他也不會(huì)嘗試加載這個(gè)類(lèi)，而是把類(lèi)加載請(qǐng)求委派給父類(lèi)加載器BootstrapClassLoader。

　　　　3.當(dāng)BootstrapClassLoader加載到這個(gè).class時(shí)握侧，它會(huì)查找該類(lèi)是否存在甚颂，如果不存在，就往下傳遞，交給ExtClassLoader，如果ExtClassLoader在自己相應(yīng)的包中也沒(méi)找到對(duì)應(yīng)的類(lèi)，就交給AppClassLoader來(lái)加載踩萎，如果AppClassLoader也沒(méi)有企孩，就報(bào)ClassNotFoundException();

　沙箱安全：防止惡意代碼污染java源代碼

比如我定義了一個(gè)類(lèi)名為String所在包為java.lang，因?yàn)檫@個(gè)類(lèi)本來(lái)是屬于jdk的锹杈，如果沒(méi)有沙箱安全機(jī)制的話，這個(gè)類(lèi)將會(huì)污染到我所有的String,但是由于沙箱安全機(jī)制，所以就委托頂層的bootstrap加載器查找這個(gè)類(lèi)雀扶，如果沒(méi)有的話就委托extsion,extsion沒(méi)有就到aapclassloader扫腺，但是由于String就是jdk的源代碼库菲，所以在bootstrap那里就加載到了蒋荚，先找到先使用，所以就使用bootstrap里面的String,后面的一概不能使用诞吱，這就保證了不被惡意代碼污染