JVM主要组成部分及作用 -- 知识铺

说一下 JVM 的主要组成部分及其作用？

JVM包含两个子系统和两个组件，

两个子系统为Class loader(类装载)、Execution engine(执行引擎)； 两个组件为Runtime data area(运行时数据区)、Native Interface(本地接口)。 Class loader(类装载)：根据给定的全限定名类名(如：java.lang.Object)来装载class文件到 Runtime data area中的method area。 Execution engine（执行引擎）：执行classes中的指令。 Native Interface(本地接口)：与native libraries交互，是其它编程语言交互的接口。 Runtime data area(运行时数据区域)：这就是我们常说的JVM的内存。

作用 ： 首先通过编译器把 Java 代码转换成字节码，类加载器（ClassLoader）再把字节码加载到内存中，将其 放在运行时数据区（Runtime data area）的方法区内，

而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令 解析器执行引擎（Execution Engine），将字节码翻译成底层系统指令，再交由 CPU 去执行， 同事，java代码中，可以调用其他语言的本地库接口（Native Interface）来，进行一些系统调用或者c 函数调用。

JVM（Java虚拟机）是Java程序运行的基础，它提供了一个运行环境，使得Java程序能够在不同的平台上运行而不需要修改代码。JVM的架构可以分为以下几个关键部分：

1. 类装载子系统（Class Loader Subsystem）

• 作用：负责从文件系统加载.class文件到JVM中。
• 过程：包括加载、链接和初始化三个阶段。
  • 加载：找到并加载类的二进制数据。
  • 链接：验证、准备（为静态变量分配内存并设置默认初始值）和解析（将符号引用转换为直接引用）。
  • 初始化：执行类构造器<clinit>()方法，为静态变量设置正确的初始值。

2. 执行引擎子系统（Execution Engine Subsystem）

• 作用：将字节码转换为机器码并执行。
• 工作原理：通常有两种方式，解释执行（逐条将字节码翻译并执行）和即时编译（JIT，将热点代码编译为本地机器码以提高执行效率）。

3. 运行时数据区（Runtime Data Area）

• 作用：存储JVM运行时的数据。
• 组成部分：包括方法区（存储类信息、常量、静态变量等）、堆（存储对象实例和数组）、栈（存储局部变量和操作栈）、程序计数器（存储当前执行的字节码指令的地址）和本地方法栈（为本地方法服务）。

4. 本地接口（Native Interface）

• 作用：允许Java代码调用本地应用程序接口（如C或C++编写的库）。
• 实现：通过Java Native Interface（JNI）或其他机制实现。

工作流程：

1. 编译：Java源代码被编译器编译成字节码。
2. 加载：类装载器将字节码加载到JVM的运行时数据区中。
3. 链接：链接过程确保加载的类是有效的，并且将符号引用转换为直接引用。
4. 初始化：类的静态变量被初始化。
5. 执行：执行引擎将字节码转换为机器码并执行。
6. 调用本地库：通过本地接口，Java代码可以调用用其他语言编写的本地库。

特点：

• 平台独立性：Java代码编译成字节码，可以在任何安装了JVM的平台上运行。
• 垃圾回收：JVM负责管理内存，包括自动回收不再使用的对象。
• 安全性：JVM提供了安全机制，如数组边界检查，以防止恶意代码执行。

JVM的这些组件和子系统共同工作，提供了一个稳定、高效和安全的Java程序运行环境。

下面是Java程序运行机制详细说明

1. Java程序运行机制步骤 2.首先利用IDE集成开发工具编写Java源代码，源文件的后缀为.java； 3.再利用编译器(javac命令)将源代码编译成字节码文件，字节码文件的后缀名为.class； 4.运行字节码的工作是由解释器(java命令)来完成的。

从上图可以看，java文件通过编译器变成了.class文件，接下来类加载器又将这些.class文件加载到JVM 中。 其实可以一句话来解释：类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运 行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个 java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结 构。