一個虛擬機實例的行為是分別按照子系統(tǒng),、內(nèi)存區(qū),、數(shù)據(jù)類型以及指令這幾個術(shù)語來描述的。

3.1,、數(shù)據(jù)類型

Java語言中所有的基本類型同樣也都是Java虛擬機中的基本類型,。但boolean有點特別，指令集對boolean只有很有限的支持,。當(dāng)編譯器把Java源碼編譯為字節(jié)碼的時,，它會用int或byte來表示boolean。Boolean數(shù)組是當(dāng)byte數(shù)組來訪問的,。

returnAddress是Java虛擬機內(nèi)部使用的基本類型,，這個類型被用來實現(xiàn)Java程序中的finally子句。

3.2,、類裝載器子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)查找并裝載的那部分被稱為類裝載器子系統(tǒng),。

分為啟動類裝載器和用戶自定義類裝載器

由不同的類裝載器裝載的類將放在虛擬機內(nèi)部的不同命名空間中。

用戶自定義的類裝載器以及Class類的實例都放在內(nèi)存的堆區(qū),，而裝載的類型信息則都位于方法區(qū),。

裝載順序：

1）裝載——查找并裝載類型的二進制數(shù)據(jù)

2）連接——執(zhí)行驗證（確保被導(dǎo)入類型的正確性），準(zhǔn)備（為類變量分配內(nèi)存,，并將其初始化為默認(rèn)值）,，以及解析（把類變量中的符號引用轉(zhuǎn)換為正確的初始值）

3）初始化——把類變量初始化為正確的初始值

3.3方法區(qū)

在java虛擬機中，關(guān)于被裝載類型的信息存儲在一個邏輯上被稱為方法區(qū)的內(nèi)存中,。

所有線程都共享方法區(qū),。

類型信息：

這個類型的全限定名

這個類型的直接超類的全限定名

這個類型是類類型還是接口類型

這個類型的訪問修飾符

任何直接超接口的全限定名的有序列表

該類型的常量池

字段信息

方法信息

除了常量以外的所有類（靜態(tài)）變量

一個到類ClassLoader的引用

一個到Class類的引用

其中字段信息包括

字段名

字段類型

字段的修飾符

方法信息包括

方法名

方法的返回類型

方法參數(shù)的數(shù)量和類型

方法的修飾符

如果方法不是抽象的和本地的還須有

方法的字節(jié)碼

操作數(shù)棧和該方法的棧幀中的局部變量的大小

異常表

3.4 堆

Java程序在運行時所創(chuàng)建的所有類實例或數(shù)組都放在同一個堆中。

Java對象中包含的基本數(shù)據(jù)由它所屬的類及其所有超類聲明的實例變量組成,。只要有一個對象引用,，虛擬機就必須能快速的定位對象實例的數(shù)據(jù),，另外，它必須能通過該對象引用訪問相應(yīng)的類數(shù)據(jù),，因此對象中通常有一個指向方法區(qū)的指針,。

一種可能的堆空間設(shè)計就是，把堆分為兩部分：一個句柄池,，一個對象池,。

這種設(shè)計的好處是有利于堆碎片的整理，缺點是每次訪問對象的實例變量都需要經(jīng)過兩次指針傳遞,。

另一種設(shè)計方式是使對象直接指向一組數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)包括對象實例數(shù)據(jù)以及指向方法區(qū)類數(shù)據(jù)的指針,。這種設(shè)計方式的優(yōu)點是只需要一個指針就可以訪問對象的實例數(shù)據(jù),，但是移動對象就變得更加復(fù)雜。

堆中其他數(shù)據(jù)：

1,、對象鎖,，用于協(xié)調(diào)多個線程訪問一個對象時的同步。

2,、等待集合

3,、與垃圾收集器有關(guān)的數(shù)據(jù)。

4,、方法表：加快了調(diào)用實例方法時的效率,。

方法表指向的實例方法數(shù)據(jù)包括以下信息：

此方法的操作數(shù)棧和局部變量區(qū)的大小

此方法的字節(jié)碼

異常表

這些信息足夠虛擬機去調(diào)用一個方法了，方法表包含有方法指針——指向類活或超類聲明的方法的數(shù)據(jù)

3.5程序計數(shù)器

對于一個運行中的Java程序而言,，其中的每一個線程都有它自己的PC（程序計數(shù)器）,，在線程啟動時創(chuàng)建。大小是一個字長,。當(dāng)線程執(zhí)行某個Java方法時,，PC的內(nèi)容總是下一條將被指向指令的“地址”。如果該線程正在執(zhí)行一個本地方法,，那么此時PC的值為”undefined”,。Java棧

3.6Java棧

每當(dāng)啟動一個線程時，Java虛擬機都會為它分配一個Java棧,，Java棧也幀為單位保存線程的運行狀態(tài),，虛擬機只會直接對Java棧執(zhí)行兩種操作:以幀為單位的壓棧和出棧。

某個線程正在執(zhí)行的方法被稱為該線程的當(dāng)前方法,，當(dāng)前方法使用的棧幀稱為當(dāng)前幀,，當(dāng)前方法所屬的類稱為當(dāng)前類，當(dāng)前類的常量池稱為當(dāng)前常量池,，在線程執(zhí)行一個方法時,，它會跟蹤當(dāng)前類和當(dāng)前常量池,。

每當(dāng)線程調(diào)用一個方法時，虛擬機都會在該線程的Java棧中壓入一個新幀,，而這個新棧自然就成為當(dāng)前幀,。在執(zhí)行這個方法時，它使用這個幀來存儲參數(shù),、局部變量,、中間運算結(jié)果等等數(shù)據(jù)。

Java棧上的所有數(shù)據(jù)都是數(shù)據(jù)都是此線程私有的,。

3.7棧幀

棧幀由三部分組成：局部變量區(qū),、操作數(shù)棧和幀數(shù)據(jù)區(qū)。局部變量區(qū)和操作數(shù)棧的大小要視對應(yīng)的方法而定,，編譯器在編譯器時就確定的確定了這些值并放在class文件中,。幀數(shù)據(jù)區(qū)的大小依賴于具體的實現(xiàn)。

當(dāng)虛擬機調(diào)用一個方法時,，它從對應(yīng)類的類型信息中得到此方法的局部變量區(qū)和操作數(shù)棧的大小,，并據(jù)此分配棧幀內(nèi)存，然后壓入Java棧中,。

局部變量區(qū)：Java棧幀的局部變量區(qū)被組織為以一個字長為單位,、從0開始計數(shù)的數(shù)組。字節(jié)碼指令通過從0開始的索引來使用其中的數(shù)據(jù),。

局部變量區(qū)對應(yīng)方法的參數(shù)和局部變量,。編譯器首先按聲明的順序把這些參數(shù)放入局部變量數(shù)組。

在java中,，所有的對象都按引用傳遞,，并且都存儲在堆中，永遠都不會在局部變量區(qū)或操作數(shù)棧中發(fā)現(xiàn)對象的拷貝,，只會有對象的引用,。

操作數(shù)棧：操作數(shù)棧也是被組織為一個字長為單位的數(shù)組。但它不是通過索引來訪問,，而是通過標(biāo)準(zhǔn)的棧操作——壓棧和出棧來訪問的,。

幀數(shù)據(jù)區(qū)：支持解析常量池解析、正常方法返回以及異常派發(fā)機制,。每當(dāng)虛擬機要執(zhí)行某個需要用到常量池數(shù)據(jù)的指令時,，它都會通過幀數(shù)據(jù)區(qū)中指向常量池 的指針來訪問它。常量池中對類型,、字段和方法的引用在開始時都是符號,。當(dāng)虛擬機在常量池中搜索時，如果遇到類,、接口,、字段或者方法的入口,，假若它們?nèi)匀皇? 符號，虛擬機那時候才會進行解析,。

3.8執(zhí)行引擎

指令集：方法的字節(jié)碼流是由Java虛擬機的指令序列構(gòu)成的,。每一條指令包含一個單字節(jié)的操作碼，后面跟隨0個或多個操作數(shù),。操作碼本身就已經(jīng)規(guī)定了它是否需要跟隨操作數(shù),，以及如果有操作數(shù)它是什么形式的。當(dāng)虛擬機執(zhí)行一條指令的時候,，可能使用當(dāng)前常量池中的項,、當(dāng)前幀的局部變量中的值，或者當(dāng)前幀操作數(shù)棧頂端的值,。

執(zhí)行技術(shù)：解釋,、即時編譯、字適應(yīng)優(yōu)化,、芯片級直接執(zhí)行。

Hotspot虛擬機就采用了自適應(yīng)優(yōu)化,。自適應(yīng)優(yōu)化虛擬機開始的時候?qū)λ械拇a都是解釋執(zhí)行,，但是它會監(jiān)視代碼的執(zhí)行情況。大多數(shù)程序花費80%-90%的時間來執(zhí)行10%-20%的代碼,。虛擬機可以意識到那些方法是程序的熱區(qū)——就是那10%-20%的代碼,，他們占整個執(zhí)行時間的80%-90%。當(dāng)自適應(yīng)優(yōu)化的虛擬機判斷出某個特定的方法是瓶頸的時候,，它啟動一個后臺線程,，把字節(jié)碼編譯成本地代碼，非常仔細(xì)的優(yōu)化這些本地代碼,。