主要內(nèi)容如下：

• JVM啟動(dòng)流程
• JVM基本結(jié)構(gòu)
• 內(nèi)存模型
• 編譯和解釋運(yùn)行的概念

一,、JVM啟動(dòng)流程：

JVM啟動(dòng)時(shí),，是由java命令/javaw命令來(lái)啟動(dòng)的。

二,、JVM基本結(jié)構(gòu)：

JVM基本結(jié)構(gòu)圖：

《深入理解Java虛擬機(jī)（第二版）》中的描述是下面這個(gè)樣子的：

Java中的內(nèi)存分配：

Java程序在運(yùn)行時(shí),，需要在內(nèi)存中的分配空間。為了提高運(yùn)算效率,，就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了不同空間的劃分,，因?yàn)槊恳黄瑓^(qū)域都有特定的處理數(shù)據(jù)方式和內(nèi)存管理方式。

具體劃分為如下5個(gè)內(nèi)存空間：（非常重要）

• 棧：存放局部變量
• 堆：存放所有new出來(lái)的東西
• 方法區(qū)：被虛擬機(jī)加載的類(lèi)信息,、常量,、靜態(tài)常量等。
• 程序計(jì)數(shù)器(和系統(tǒng)相關(guān))
• 本地方法棧

1,、程序計(jì)數(shù)器:

每個(gè)線(xiàn)程擁有一個(gè)PC寄存器

在線(xiàn)程創(chuàng)建時(shí)創(chuàng)建

指向下一條指令的地址

執(zhí)行本地方法時(shí),，PC的值為undefined

2、方法區(qū): 

保存裝載的類(lèi)信息

　　類(lèi)型的常量池

　　字段,，方法信息

　　方法字節(jié)碼

通常和永久區(qū)(Perm)關(guān)聯(lián)在一起

3,、堆內(nèi)存:

和程序開(kāi)發(fā)密切相關(guān)

應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)象都保存在Java堆中

所有線(xiàn)程共享Java堆

對(duì)分代GC來(lái)說(shuō)，堆也是分代的

GC管理的主要區(qū)域

現(xiàn)在的GC基本都采用分代收集算法，如果是分代的,，那么堆也是分代的,。如果堆是分代的，那堆空間應(yīng)該是下面這個(gè)樣子：

上圖是堆的基本結(jié)構(gòu),，在之后的文章中再進(jìn)行詳解,。

4、棧內(nèi)存：

• 線(xiàn)程私有,，生命周期和線(xiàn)程相同
• 棧由一系列幀組成（因此Java棧也叫做幀棧）
• 幀保存一個(gè)方法的局部變量,、操作數(shù)棧、常量池指針
• 每一次方法調(diào)用創(chuàng)建一個(gè)幀,，并壓棧

解釋?zhuān)?/p>

Java虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被調(diào)用的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀,，用于存儲(chǔ)局部變量表、操作棧,、動(dòng)態(tài)鏈接,、方法出口等信息。每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)中從入棧到出棧的過(guò)程,。

在Java虛擬機(jī)規(guī)范中,，對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常情況：

    （1）如果線(xiàn)程請(qǐng)求的棧深度太深，超出了虛擬機(jī)所允許的深度,，就會(huì)出現(xiàn)StackOverFlowError（比如無(wú)限遞歸,。因?yàn)槊恳粚訔颊加靡欢臻g，而 Xss 規(guī)定了棧的最大空間,，超出這個(gè)值就會(huì)報(bào)錯(cuò)）

    （2）虛擬機(jī)?？梢詣?dòng)態(tài)擴(kuò)展，如果擴(kuò)展到無(wú)法申請(qǐng)足夠的內(nèi)存空間,，會(huì)出現(xiàn)OOM

4.1  Java棧之局部變量表：包含參數(shù)和局部變量

    局部變量表存放了基本數(shù)據(jù)類(lèi)型,、對(duì)象引用和returnAddress類(lèi)型（指向一條字節(jié)碼指令的地址）。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）,，其余數(shù)據(jù)類(lèi)型只占用1個(gè),。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配。

例如,，我寫(xiě)出下面這段代碼：

 1 package test03;
 2 
 3 /**
 4  * Created by smyhvae on 2015/8/15.
 5  */
 6 public class StackDemo {
 7     
 8     //靜態(tài)方法
 9     public static int runStatic(int i, long l, float f, Object o, byte b) {
10         return 0;
11     }
12 
13     //實(shí)例方法
14     public int runInstance(char c, short s, boolean b) {
15         return 0;
16     }
17 
18 }

上方代碼中,，靜態(tài)方法有6個(gè)形參，實(shí)例方法有3個(gè)形參,。其對(duì)應(yīng)的局部變量表如下：

上方表格中,，靜態(tài)方法和實(shí)例方法對(duì)應(yīng)的局部變量表基本類(lèi)似。但有以下區(qū)別：實(shí)例方法的表中,，第一個(gè)位置存放的是當(dāng)前對(duì)象的引用,。

4、2  Java棧之函數(shù)調(diào)用組成棧幀：

方法每次被調(diào)用的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，例如下面這個(gè)方法：

public static int runStatic(int i,long l,float  f,Object o ,byte b){
       return runStatic(i,l,f,o,b);
}

當(dāng)它每次被調(diào)用的時(shí)候,，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)幀,，方法調(diào)用結(jié)束后，幀出棧,。如下圖所示：

4.3  Java棧之操作數(shù)棧

Java沒(méi)有寄存器，所有參數(shù)傳遞都是使用操作數(shù)棧

例如下面這段代碼：

    public static int add(int a,int b){
        int c=0;
        c=a+b;
        return c;
    }

壓棧的步驟如下：

　　0:   iconst_0 // 0壓棧

　　1:   istore_2 // 彈出int,，存放于局部變量2

　　2:   iload_0  // 把局部變量0壓棧

　　3:   iload_1 // 局部變量1壓棧

　　4:   iadd      //彈出2個(gè)變量,，求和，結(jié)果壓棧

　　5:   istore_2 //彈出結(jié)果,，放于局部變量2

　　6:   iload_2  //局部變量2壓棧

　　7:   ireturn   //返回

如果計(jì)算100+98的值,，那么操作數(shù)棧的變化如下圖所示：

4.4  Java棧之棧上分配：

小對(duì)象（一般幾十個(gè)bytes），在沒(méi)有逃逸的情況下,，可以直接分配在棧上

直接分配在棧上,，可以自動(dòng)回收，減輕GC壓力

大對(duì)象或者逃逸對(duì)象無(wú)法棧上分配

棧,、堆,、方法區(qū)交互：

三、內(nèi)存模型：

每一個(gè)線(xiàn)程有一個(gè)工作內(nèi)存,。工作內(nèi)存和主存獨(dú)立,。工作內(nèi)存存放主存中變量的值的拷貝。

當(dāng)數(shù)據(jù)從主內(nèi)存復(fù)制到工作存儲(chǔ)時(shí),，必須出現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)作：第一,，由主內(nèi)存執(zhí)行的讀（read）操作；第二,，由工作內(nèi)存執(zhí)行的相應(yīng)的load操作,；當(dāng)數(shù)據(jù)從工作內(nèi)存拷貝到主內(nèi)存時(shí)，也出現(xiàn)兩個(gè)操作：第一個(gè),，由工作內(nèi)存執(zhí)行的存儲(chǔ)（store）操作,；第二，由主內(nèi)存執(zhí)行的相應(yīng)的寫(xiě)（write）操作,。

每一個(gè)操作都是原子的,，即執(zhí)行期間不會(huì)被中斷

對(duì)于普通變量，一個(gè)線(xiàn)程中更新的值,，不能馬上反應(yīng)在其他變量中,。如果需要在其他線(xiàn)程中立即可見(jiàn)，需要使用volatile關(guān)鍵字作為標(biāo)識(shí),。

1,、可見(jiàn)性：

　　一個(gè)線(xiàn)程修改了變量，其他線(xiàn)程可以立即知道

保證可見(jiàn)性的方法：

volatile

synchronized （unlock之前，寫(xiě)變量值回主存）

final(一旦初始化完成,，其他線(xiàn)程就可見(jiàn))

2,、有序性：

　　在本線(xiàn)程內(nèi)，操作都是有序的

　　在線(xiàn)程外觀察,，操作都是無(wú)序的,。（指令重排 或 主內(nèi)存同步延時(shí)）

3、指令重排：

指令重排：破壞了線(xiàn)程間的有序性：

指令重排：保證有序性的方法：

指令重排的基本原則：

程序順序原則：一個(gè)線(xiàn)程內(nèi)保證語(yǔ)義的串行性

volatile規(guī)則：volatile變量的寫(xiě),，先發(fā)生于讀

鎖規(guī)則：解鎖(unlock)必然發(fā)生在隨后的加鎖(lock)前

傳遞性：A先于B,，B先于C 那么A必然先于C

線(xiàn)程的start方法先于它的每一個(gè)動(dòng)作

線(xiàn)程的所有操作先于線(xiàn)程的終結(jié)（Thread.join()）

線(xiàn)程的中斷（interrupt()）先于被中斷線(xiàn)程的代碼

對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行結(jié)束先于finalize()方法

四、解釋運(yùn)行和編譯運(yùn)行的概念：

解釋運(yùn)行：

解釋執(zhí)行以解釋方式運(yùn)行字節(jié)碼

解釋執(zhí)行的意思是：讀一句執(zhí)行一句

編譯運(yùn)行（JIT）：

將字節(jié)碼編譯成機(jī)器碼

直接執(zhí)行機(jī)器碼

運(yùn)行時(shí)編譯

編譯后性能有數(shù)量級(jí)的提升

編譯運(yùn)行的性能優(yōu)于解釋運(yùn)行,。