每一個(gè)Java 開發(fā)人員都知道字節(jié)碼由JRE (Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境)執(zhí)行象泵。但許多人不知道JRE是Java虛擬機(jī)(JVM)的實(shí)現(xiàn)， 它負(fù)責(zé)分析字節(jié)碼宪巨、解析并執(zhí)行代碼轴术。作為一個(gè)開發(fā)人員了解JVM架構(gòu)是非常重要的，因?yàn)樗刮覀兡芨咝У木帉懘a巫玻。在這篇文章中我們將更深入了解Java中的JVM架構(gòu)以及JVM的各個(gè)組件丛忆。

JVM是什么?

虛擬機(jī) 是物理機(jī)器的一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)祠汇。Java運(yùn)行在VM上，實(shí)現(xiàn)WORA (一處編寫熄诡，處處運(yùn)行)可很。 編譯器將Java文件編譯成Java .class 文件，然后這個(gè).class文件被輸入到JVM中進(jìn)行類文件的加載和執(zhí)行粮彤。下面是一個(gè)JVM的架構(gòu)圖根穷。

JVM是如何工作的呢?

正如上面的架構(gòu)圖所示，JVM被分為三個(gè)主要的子系統(tǒng)：

類加載器子系統(tǒng)

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

執(zhí)行引擎

1. 類加載器子系統(tǒng)

Java的動(dòng)態(tài)類加載功能是由類加載器子系統(tǒng)處理导坟。當(dāng)它在運(yùn)行時(shí)（不是編譯時(shí)）首次引用一個(gè)類時(shí)，它加載圈澈、鏈接并初始化該類文件惫周。

1.1 加載

類由此組件加載。啟動(dòng)類加載器 (Boot Strap class Loader)康栈、擴(kuò)展類加載器(Extension class Loader)和應(yīng)用程序類加載器(Application class Loader) 這三種類加載器幫助完成類的加載递递。

啟動(dòng)類加載器 – 負(fù)責(zé)從啟動(dòng)類路徑中加載類，無非就是rt.jar啥么。這個(gè)加載器會(huì)被賦予最高優(yōu)先級(jí)登舞。

擴(kuò)展類加載器 – 負(fù)責(zé)加載ext 目錄(jre\lib)內(nèi)的類.

應(yīng)用程序類加載器 – 負(fù)責(zé)加載應(yīng)用程序級(jí)別類路徑，涉及到路徑的環(huán)境變量等etc.

上述的類加載器會(huì)遵循委托層次算法（Delegation Hierarchy Algorithm）加載類文件悬荣。

1.2 鏈接

校驗(yàn) – 字節(jié)碼校驗(yàn)器會(huì)校驗(yàn)生成的字節(jié)碼是否正確菠秒，如果校驗(yàn)失敗，我們會(huì)得到校驗(yàn)錯(cuò)誤氯迂。

準(zhǔn)備 – 分配內(nèi)存并初始化默認(rèn)值給所有的靜態(tài)變量践叠。

解析 – 所有符號(hào)內(nèi)存引用被方法區(qū)(Method Area)的原始引用所替代。

1.3 初始化

這是類加載的最后階段嚼蚀，這里所有的靜態(tài)變量會(huì)被賦初始值, 并且靜態(tài)塊將被執(zhí)行禁灼。

2. 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area）

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域被劃分為5個(gè)主要組件：

方法區(qū)（Method Area）?– 所有類級(jí)別數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)在這里，包括靜態(tài)變量轿曙。每個(gè)JVM只有一個(gè)方法區(qū)弄捕，它是一個(gè)共享的資源。

堆區(qū)（Heap Area）– 所有的對(duì)象和它們相應(yīng)的實(shí)例變量以及數(shù)組將被存儲(chǔ)在這里导帝。每個(gè)JVM同樣只有一個(gè)堆區(qū)守谓。由于方法區(qū)和堆區(qū)的內(nèi)存由多個(gè)線程共享，所以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不是線程安全的舟扎。

棧區(qū)（Stack Area）– 對(duì)每個(gè)線程會(huì)單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)運(yùn)行時(shí)棧分飞。對(duì)每個(gè)函數(shù)呼叫會(huì)在棧內(nèi)存生成一個(gè)棧幀(Stack Frame)。所有的局部變量將在棧內(nèi)存中創(chuàng)建睹限。棧區(qū)是線程安全的譬猫，因?yàn)樗皇且粋€(gè)共享資源讯檐。棧幀被分為三個(gè)子實(shí)體：

1.局部變量數(shù)組– 包含多少個(gè)與方法相關(guān)的局部變量并且相應(yīng)的值將被存儲(chǔ)在這里。

2.操作數(shù)棧– 如果需要執(zhí)行任何中間操作染服，操作數(shù)棧作為運(yùn)行時(shí)工作區(qū)去執(zhí)行指令别洪。

3.幀數(shù)據(jù)– 方法的所有符號(hào)都保存在這里。在任意異常的情況下柳刮，catch塊的信息將會(huì)被保存在幀數(shù)據(jù)里面挖垛。

4.PC寄存器– 每個(gè)線程都有一個(gè)單獨(dú)的PC寄存器來保存當(dāng)前執(zhí)行指令的地址，一旦該指令被執(zhí)行秉颗，pc寄存器會(huì)被更新至下條指令的地址痢毒。

5.本地方法棧– 本地方法棧保存本地方法信息。對(duì)每一個(gè)線程蚕甥，將創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的本地方法棧哪替。

3. 執(zhí)行引擎

分配給運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)碼將由執(zhí)行引擎執(zhí)行。執(zhí)行引擎讀取字節(jié)碼并逐段執(zhí)行菇怀。

解釋器– 解釋器能快速的解釋字節(jié)碼凭舶，但執(zhí)行卻很慢。 解釋器的缺點(diǎn)就是,當(dāng)一個(gè)方法被調(diào)用多次爱沟，每次都需要重新解釋帅霜。

JIT 編譯器– JIT編譯器消除了解釋器的缺點(diǎn)。執(zhí)行引擎利用解釋器轉(zhuǎn)換字節(jié)碼呼伸，但如果是重復(fù)的代碼則使用JIT編譯器將全部字節(jié)碼編譯成本機(jī)代碼身冀。本機(jī)代碼將直接用于重復(fù)的方法調(diào)用，這提高了系統(tǒng)的性能蜂大。

1.中間代碼生成器– 生成中間代碼

2.代碼優(yōu)化器– 負(fù)責(zé)優(yōu)化上面生成的中間代碼

3.目標(biāo)代碼生成器?– 負(fù)責(zé)生成機(jī)器代碼或本機(jī)代碼

4.探測(cè)器(Profiler)?– 一個(gè)特殊的組件闽铐，負(fù)責(zé)尋找被多次調(diào)用的方法。

3.垃圾回收器: 收集并刪除未引用的對(duì)象奶浦⌒质可以通過調(diào)用"System.gc()"來觸發(fā)垃圾回收，但并不保證會(huì)確實(shí)進(jìn)行垃圾回收澳叉。JVM的垃圾回收只收集哪些由new關(guān)鍵字創(chuàng)建的對(duì)象隙咸。所以，如果不是用new創(chuàng)建的對(duì)象成洗，你可以使用finalize函數(shù)來執(zhí)行清理五督。

如何才能成為一個(gè)公司的頂梁柱般架構(gòu)師呢？

基本知識(shí)

1.學(xué)會(huì)分析源碼

程序員每天都和代碼打交道瓶殃。經(jīng)過數(shù)年的基礎(chǔ)教育和職業(yè)培訓(xùn)充包，大部分程序員都會(huì)「寫」代碼，或者至少會(huì)抄代碼和改代碼。但是基矮，會(huì)讀代碼的并不在多數(shù)淆储，會(huì)讀代碼又真正讀懂一些大項(xiàng)目的源碼的，少之又少家浇。這種怪狀本砰，真要追究起來，怪不得程序員這個(gè)群體本身 —— 它是兩個(gè)原因造成的：

我們所有的教育和培訓(xùn)都在強(qiáng)調(diào)怎么寫代碼钢悲，并沒有教大家如何讀代碼

大多數(shù)工作場(chǎng)景都是一個(gè)蘿卜一個(gè)坑点额，我們只需要了解一個(gè)系統(tǒng)的局部便能開展工作，讀不相干的代碼莺琳，似乎沒用

讀源碼三問：“為什么要有這樣的架構(gòu)”还棱，“他是什么樣子的”，“他是怎么工作的”惭等。

那么阿里程序員是如何去讀代碼的呢诱贿？

2.分布式架構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理念

首先需要說明的是，分布式系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜且寬泛的研究領(lǐng)域咕缎，學(xué)習(xí)一兩門在線課程，看一兩本書可能都是不能完全覆蓋其所有內(nèi)容的料扰。介于這篇文章是引導(dǎo)初學(xué)者入門凭豪，所以我個(gè)人覺得為初學(xué)者介紹一下當(dāng)前分布式系統(tǒng)領(lǐng)域的全貌，也許比直接推薦論文和課程更有幫助晒杈。當(dāng)初學(xué)者對(duì)這個(gè)領(lǐng)域建立起一個(gè)大的 Picture 之后嫂伞，可以根據(jù)自己的興趣，有選擇性的深入不同領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)拯钻。

3.為什么微服務(wù)會(huì)這么火帖努？

要學(xué)習(xí)微服務(wù)，首先粪般，我們要了解為什么使用微服務(wù)拼余。

代碼難以理解？

構(gòu)建和部署耗時(shí)長(zhǎng)亩歹，難以定位問題匙监，開發(fā)效率低？

單體只能按整體橫向擴(kuò)展小作，無法分模塊垂直擴(kuò)展亭姥？

一個(gè)bug有可能引起整個(gè)應(yīng)用的崩潰？

受技術(shù)棧限制顾稀，團(tuán)隊(duì)成員使用同一框架和語言达罗？

那么如何解決單體的不足呢，通過遷移到微服務(wù)架構(gòu)來解決静秆，我們看一下什么是微服務(wù)粮揉。

微服務(wù)架構(gòu):將單體應(yīng)用拆分為多個(gè)高內(nèi)聚低耦合的小型服務(wù)巡李，每個(gè)小服務(wù)運(yùn)行在獨(dú)立進(jìn)程，由不同的團(tuán)隊(duì)開發(fā)和維護(hù)滔蝉，服務(wù)間采用輕量級(jí)通信機(jī)制击儡，獨(dú)立自動(dòng)部署，可以采用不同的語言及存儲(chǔ)蝠引。

單體架構(gòu)整個(gè)團(tuán)隊(duì)維護(hù)開發(fā)一個(gè)大工程及一個(gè)單庫(kù)阳谍，到了微服務(wù)架構(gòu)，用戶請(qǐng)求經(jīng)過API Gateway被路由到下游服務(wù)螃概，服務(wù)之間以輕量級(jí)通信協(xié)議進(jìn)行通信矫夯，服務(wù)通過注冊(cè)中心發(fā)現(xiàn)彼此，每個(gè)服務(wù)都有專門的開發(fā)維護(hù)團(tuán)隊(duì)吊洼，每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)训貌，服務(wù)獨(dú)立開發(fā)，獨(dú)立部署和上線冒窍。

接下來我們總結(jié)下微服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)递沪。

易于開發(fā)與維護(hù)

微服務(wù)相對(duì)小，易于理解

啟動(dòng)時(shí)間短综液，開發(fā)效率高

獨(dú)立部署

一個(gè)微服務(wù)的修改不需要協(xié)調(diào)其它服務(wù)

伸縮性強(qiáng)

每個(gè)服務(wù)都可以在橫向和縱向上擴(kuò)展

每個(gè)服務(wù)都可按硬件資源的需求進(jìn)行獨(dú)立擴(kuò)容

與組織結(jié)構(gòu)相匹配

微服務(wù)架構(gòu)可以更好將架構(gòu)和組織相匹配

每個(gè)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立負(fù)責(zé)某些服務(wù)款慨，獲得更高的生產(chǎn)力

技術(shù)異構(gòu)性

使用最適合該服務(wù)的技術(shù)

降低嘗試新技術(shù)的成本

下面就送上學(xué)習(xí)架構(gòu)圖吧

如果你覺得想提升下自己，學(xué)習(xí)文章中的知識(shí)谬莹，在此推薦一個(gè)免費(fèi)公開課的地方檩奠，可以加群：433540541，找群主獲取上課資格附帽，這是免費(fèi)的課程埠戳，找群主要的時(shí)候可以客氣一點(diǎn)。

4.程序員到底要不要學(xué)習(xí)JVM

總有人問這個(gè)東西好像用不上,于是要不要學(xué)這樣的問題蕉扮。

然后又總有人擔(dān)心一直搬磚成天做些重復(fù)沒提升的東西整胃。

如果你這輩子只甘心做一個(gè)平庸的Java碼農(nóng)，那么你完全沒有必要去學(xué)習(xí)JVM相關(guān)的知識(shí)慢显，學(xué)習(xí)JVM對(duì)于一個(gè)Java程序員的好處大概可以概括為下幾點(diǎn)：

1.你能夠明白為什么Java最早期被稱為解釋型語言爪模，而后來為什么又被大家叫做解釋與編譯并存的語言（了解JVM中解釋器以及即時(shí)編譯器就可以回答這個(gè)問題）；

2.你能夠理解動(dòng)態(tài)編譯與靜態(tài)編譯的區(qū)別荚藻，以及動(dòng)態(tài)編譯相對(duì)于靜態(tài)編譯到底有什么好處（JVM JIT）屋灌；

3.你能夠利用一些工具，jmap, jvisualvm, jstat, jconsole等工具可以輔助你觀察Java應(yīng)用在運(yùn)行時(shí)堆的布局情況应狱，由此你可以通過調(diào)整JVM相關(guān)參數(shù)提高Java應(yīng)用的性能共郭；

4.可以清楚知道Java程序是如何執(zhí)行的；

5.可以明白為什么Java等高級(jí)語言具有可移植性強(qiáng)的特性。

其實(shí)這個(gè)問題相當(dāng)于“為什么C／C++程序員需要學(xué)體系結(jié)構(gòu)與編譯原理除嘹？”

話不多說写半，附上學(xué)習(xí)體系圖

5.被我們忽略掉的工程化專題

IT產(chǎn)業(yè)行業(yè)細(xì)分化已經(jīng)不是一天兩天的事了。集成技術(shù)這件事并不可恥可笑尉咕，反而是另一種可貴的能力叠蝇。并不是像一些人形容的那樣，好像批發(fā)幾個(gè)CPU年缎，拿到華強(qiáng)北就能把自己的電腦改裝成超級(jí)計(jì)算機(jī)了悔捶。

那么，為什么我們常常會(huì)忽略掉工程化這件事的價(jià)值呢单芜？主要的原因蜕该，或許是因?yàn)楣こ袒@件事本身就離我們太遠(yuǎn)。一個(gè)產(chǎn)業(yè)工程化的普遍性越高洲鸠，說明這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的越成熟：產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分堂淡、分工細(xì)化、全球化的研發(fā)和生產(chǎn)這些高效的工作方式開始出現(xiàn)扒腕。而產(chǎn)業(yè)成熟也往往代表著寡頭化情況顯著绢淀。

在IT產(chǎn)業(yè)中，寡頭化出現(xiàn)代表著創(chuàng)業(yè)公司減少——沒人再去用聲勢(shì)浩大的發(fā)布會(huì)講故事瘾腰、沒人再去宣傳自己拿了多少融資更啄。

這一代中國(guó)人自小的教育不比歐美的STEAM，而是重學(xué)術(shù)居灯、輕手藝。我們往往會(huì)為工科和產(chǎn)能過剩畫上等號(hào)内狗。強(qiáng)大的資本和技術(shù)門檻為這些產(chǎn)業(yè)蒙上了一層神秘的面紗怪嫌，讓普通人很難真正了解到其中技術(shù)和工藝的復(fù)雜程度，也就更難明白其中的價(jià)值柳沙。可正是因?yàn)橹袊?guó)的工程化能力，才讓我們有機(jī)會(huì)走到AI時(shí)代的第一梯隊(duì)裸删，而不僅僅是靠學(xué)術(shù)研究能力棍掐。

另外一個(gè)原因，或許在于我們天生“叛逆心”数初。超級(jí)計(jì)算機(jī)找爱、手機(jī)芯片等等技術(shù)門檻較高的產(chǎn)業(yè)，其背后往往是大企業(yè)和國(guó)資科研機(jī)構(gòu)泡孩。當(dāng)評(píng)判的對(duì)象是他們時(shí)车摄，我們似乎更愿意相信狗血的商業(yè)故事和陰謀論：比如科研經(jīng)費(fèi)都被教授們吃吃喝喝啦；搞超級(jí)計(jì)算機(jī)就是放衛(wèi)星其實(shí)美日根本不care啦；XX企業(yè)的技術(shù)都是從創(chuàng)業(yè)公司買來的除了會(huì)賺用戶的錢啥技術(shù)都沒有……

產(chǎn)生這種“叛逆心”的原因太深刻吮播，我們能做到的变屁，只有在這種“慣性思維”出現(xiàn)時(shí)先按住自己奔向鍵盤的手，轉(zhuǎn)表達(dá)欲為好奇心意狠，完成自己了解的義務(wù)粟关，再去行使自己批判的權(quán)利。

附上思維腦圖

6.沒有高并發(fā)經(jīng)驗(yàn)环戈，想進(jìn)大公司該怎么辦闷板？

假如沒有靠譜的公司,接觸不到高并發(fā)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景怎么辦?你永遠(yuǎn)解決的是小問題，工作10年技術(shù)也未必提升多少谷市。

很多程序員也經(jīng)常找我說蛔垢，沒有經(jīng)驗(yàn)就沒有靠譜的公司收，沒有靠譜的公司也就沒有經(jīng)驗(yàn)迫悠，我看了無數(shù)的書鹏漆，自己做了無數(shù)的實(shí)驗(yàn)拼命想找個(gè)靠譜公司去深入，但是感覺好難创泄，簡(jiǎn)直是個(gè)死循環(huán)

讀者群的朋友大家都比較關(guān)注高并發(fā)艺玲，原因很簡(jiǎn)單，想去BAT這樣的大公司鞠抑，你必須要有高并發(fā)的經(jīng)驗(yàn)饭聚。今天普及下高并發(fā)的知識(shí)，希望大家對(duì)高并發(fā)有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)搁拙。

7.學(xué)習(xí)千遍秒梳，不如項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)成功一次

我們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中最容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是：看的多，動(dòng)手的少箕速。特別是對(duì)一些項(xiàng)目的整體開發(fā)酪碘，我們接觸的機(jī)會(huì)就更少了。

一次完整的開發(fā)盐茎，是最好的學(xué)習(xí)兴垦。它能讓你對(duì)整個(gè)開發(fā)流程有完整的認(rèn)識(shí)，對(duì)知識(shí)也會(huì)有極大的鞏固字柠。更重要的是探越，你將學(xué)會(huì)將理論知識(shí)用到實(shí)際開發(fā)中的方法。

所以無論項(xiàng)目大小窑业，一定要?jiǎng)邮秩ミM(jìn)行開發(fā)學(xué)習(xí)钦幔。

項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)相信很多程序員都多少會(huì)有的，可是我們這個(gè)還要學(xué)習(xí)什么呢常柄？

那就要看你想不想成為一個(gè)架構(gòu)師了节槐，為什么98%的程序員工作10年搀庶，一輩子還只是一個(gè)開發(fā)者。程序員們都要想一想這個(gè)問題铜异，我是不是需要提升了哥倔。

我認(rèn)為，學(xué)習(xí)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)最重要的還是學(xué)習(xí)項(xiàng)目管理揍庄，作為程序員咆蒿，都應(yīng)該學(xué)點(diǎn)項(xiàng)目管理。

凡事皆為“項(xiàng)目”

項(xiàng)目的兩類屬性（復(fù)雜的邏輯蚂子，龐大的信息量）

人腦擅長(zhǎng)的是思考沃测，而不是記憶

成為一個(gè)“獨(dú)當(dāng)一面”的人

獨(dú)當(dāng)一面是一個(gè)很性感的詞。是否擁有它食茎，對(duì)應(yīng)的職場(chǎng)價(jià)值蒂破，有著天壤之別的。

所有老板都喜歡“獨(dú)當(dāng)一面”的員工别渔，因?yàn)檫@是最省心力附迷、最好算賬的模式：給你一塊資源，給你一個(gè) title哎媚，給你一個(gè)目標(biāo)喇伯，然后你給我打出一片天地來。

當(dāng)你能獨(dú)立對(duì)一攤子事情負(fù)責(zé)拨与，并把它們一一搞定稻据，你會(huì)擁有大幅度的職場(chǎng)溢價(jià)——相應(yīng)的，其收入回報(bào)买喧，也遠(yuǎn)非“技術(shù)螺絲”可比了捻悯。

如果你很進(jìn)取，你會(huì)逐漸地：主導(dǎo)一個(gè)小組淤毛，一個(gè)部門秋度，一個(gè)家庭，甚至還是城市……而這所有的一切起點(diǎn)钱床，正是獨(dú)立完整地做好一個(gè)項(xiàng)目：你沒有誰可以依靠，你要對(duì)其中大大小小的事務(wù)負(fù)責(zé)埠居，你要對(duì)最后的結(jié)果查牌。

換句話說，“項(xiàng)目管理”是“獨(dú)當(dāng)一面”的元能力滥壕。在這個(gè)過程中纸颜，你的意識(shí)越發(fā)清晰，你的方法論越發(fā)成熟绎橘，你的信心更加沛胁孙，項(xiàng)目越做越大唠倦。直到某天，你真的有了掌控一方的封疆大吏涮较。

這就是我們學(xué)習(xí)“項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”的終極意義稠鼻。

或許作為程序員的你想提升自己，卻找不到突破口狂票，公司沒人帶候齿。又或許你已經(jīng)工作6年了，卻還是很迷茫闺属，很多知識(shí)都還是不懂慌盯，也沒有達(dá)到自己期望的一個(gè)職位，薪資掂器。在此推薦一個(gè)免費(fèi)公開課的地方亚皂，上面所提到的架構(gòu)師基本知識(shí)點(diǎn)都有資料，可以加群：433540541国瓮，找群主獲取上課資格灭必，這是免費(fèi)的課程，找群主要的時(shí)候可以客氣一點(diǎn)巍膘。

到這里厂财，你可能認(rèn)為文章已經(jīng)完了，學(xué)完這些就可以去BAT大公司做一個(gè)架構(gòu)師峡懈，年薪50W+嗎璃饱？

不，你錯(cuò)了肪康，這些都知識(shí)最基本的知識(shí)荚恶，想要成為一個(gè)架構(gòu)師必須是一個(gè)累積的過程，也是這么多程序員終其一生也只是一個(gè)開發(fā)磷支，到年齡就會(huì)被公司辭退谒撼。