引言

我们知道，JAVA的平台无关性离不开JVM，使得JAVA代码与计算机硬件和 操作系统解耦。关于JVM，贯穿了JAVA编译、执行、优化等方方面面，今天，我们先来看看JVM有哪些区域组成。

运行时数据区

背一下：堆、栈（虚拟机栈、本地方法栈）、程序计数器、方法区（包含常量池）。除此之外还有本地方法接口和方法库，让方法跑起来的执行引擎。

这些都是干嘛的，怎么运作的？

  • 堆：存对象用的，我们new出来的对象存在这里，占据虚拟机内存的半壁江山。在jdk7之后，字符串的常量池也被移到堆中（其他常量池还在方法区）。正因为堆占得内存大，所以是垃圾回收的主要对象，毕竟收益更加明显。提到垃圾，就想到了垃圾分类，没错，JVM也搞垃圾分类。这个我们在第二节讲。
  • 栈：栈，大家都不陌生，stack，后进先出。是的，JVM采用的就是基于栈的执行引擎，就是方法的执行时基于栈操作的，如代码 a + b，你可能会看到类似操作，iload_1;iload_2;iadd;不一定完全一致，但表达的意思是将a和b陆续压栈，执行add操作，并将操作结果放入栈顶。
    另外：就是栈帧，它是java方法执行的基本单位，执行一个方法就是一个栈帧，栈帧里面就包含方法用到的 局部变量表、操作栈、方法在常量池的引用、返回地址。
    虚拟机栈和本地方法栈是类似的。
  • 程序计数器（PC）：记录线程方法的执行行号。因为每个线程在执行过程中，可能会访问磁盘IO等，当结束的时候需要接着从哪继续执行，所以记录线程执行到的位置是有必要的。就行你平时看书插个书签一样。还有类似跳转、异常、循环等，接下来执行的代码是需要有一个标识的。

栈和程序计数器是线程私有的，很好理解，每个线程都会并发（多核cpu还会并行）执行不同的方法，在一个虚拟机栈上无法满足需求，且无法搞清楚谁是谁的方法。既然栈是每个线程一个，PC当然是人手一个。另外，在执行本地方法的过程中，PC记录的行号为空，因为它不知道本地方法是怎样的，真因为如此，在执行本地方法的时候，不会发生线程切换吧？否则当轮到cpu时间片时，又怎么知道从哪里继续执行呢！

  • 方法区：就是“存方法信息的地方”，相比它的字面义，它存的东西还更多，加载后的类信息、常量（final）、静态常量（static）、JIT编译后的机器码都存在方法区，其中主要关注的是：常量池。常量池中包含的信息很多，类定义，方法定义，字段定义的等引用都存在常量池中。
  • 本地方法接口和本地库：这个主要大概了解一下JAVA有很多操作是调用C++编写的类库的（native方法），比如UnSafe类，这部分就是本地方法。
  • 执行引擎：前面也说了，JVM采用的是基于栈的执行引擎，相对的还有"基于寄存器的执行引擎"，两个各有优缺点，比如基于栈是基于内存的，可移植性较强，但性能低一些。基于寄存器的与硬件关联度较高，不利于移植等。

讲了那么多，我们串联起来讲一下

举个例子：

class User{
 public final static String hello = "HELLO WORLD";
 private String name;
 public String getName() {
 	return name;
 }
 public static void main（String[] args）{
	User user = new User(); 
	user.getName();
}
}

执行这段代码是一个大概怎样的过程：

  • 首先是javac编译，也叫前端编译，是将*.java文件编译为*.class字节码文件的过程。字节码文件是一个符合虚拟机规范，格式规整的字节码文件，这里就涉及到编译原理的知识了（词法分析、语法分析生成AST、语义分析、校验、解语法糖等操作）。
  • 类加载，将生成的字节码文件加载到JVM中，这里就涉及到classLoader的相关知识（如双亲委派模型，SPI等），加载的过程会涉及到验证，解析，类的初始化（clinit），把类中的常量、方法引用、类的引用放到方法区。
  • 执行，这里就开始执行代码了，java是解释执行的语言（当然也有编译执行JIT的帮助），当遇到new 的字节码时，执行引擎就会在堆中开辟一块空间（涉及指针碰撞、空闲列表等），并初始化（对象头不初始化）。堆中生成的对象仍然会保留着对方法区类，常量的引用。而执行方法的时候就是基于栈的操作，前面也有提到。

简单点说大概就是这样，有一个大概的概念。
说的有什么问题，欢迎指点。