内容简介

2. JVM 

(1) 基本概念：

JVM 是可运行 Java 代码的假想计算机 ，包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、

一个垃圾回收，堆 和 一个存储方法域。JVM 是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接

的交互。

(2) 运行过程：

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我们都知道 Java 源文件，通过编译器，能够生产相应的.Class 文件，也就是字节码文件，

而字节码文件又通过 Java 虚拟机中的解释器，编译成特定机器上的机器码 。

也就是如下：

① Java 源文件—->编译器—->字节码文件

② 字节码文件—->JVM—->机器码

每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机是相同的，这也就是 Java 为什么能够

跨平台的原因了 ，当一个程序从开始运行，这时虚拟机就开始实例化了，多个程序启动就会

存在多个虚拟机实例。程序退出或者关闭，则虚拟机实例消亡，多个虚拟机实例之间数据不

能共享。

2.1. 线程

这里所说的线程指程序执行过程中的一个线程实体。JVM 允许一个应用并发执行多个线程。

Hotspot JVM 中的 Java 线程与原生操作系统线程有直接的映射关系。当线程本地存储、缓

冲区分配、同步对象、栈、程序计数器等准备好以后，就会创建一个操作系统原生线程。

Java 线程结束，原生线程随之被回收。操作系统负责调度所有线程，并把它们分配到任何可

用的 CPU 上。当原生线程初始化完毕，就会调用 Java 线程的 run() 方法。当线程结束时，

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会释放原生线程和 Java 线程的所有资源。

Hotspot JVM 后台运行的系统线程主要有下面几个：

虚拟机线程

（VM thread）

这个线程等待 JVM 到达安全点操作出现。这些操作必须要在独立的线程里执行，因为当

堆修改无法进行时，线程都需要 JVM 位于安全点。这些操作的类型有：stop-the￾world 垃圾回收、线程栈 dump、线程暂停、线程偏向锁（biased locking）解除。

周期性任务线程 这线程负责定时器事件（也就是中断），用来调度周期性操作的执行。

GC 线程 这些线程支持 JVM 中不同的垃圾回收活动。

编译器线程 这些线程在运行时将字节码动态编译成本地平台相关的机器码。

信号分发线程 这个线程接收发送到 JVM 的信号并调用适当的 JVM 方法处理。

2.2. JVM 内存区域

JVM 内存区域主要分为线程私有区域【程序计数器、虚拟机栈、本地方法区】、线程共享区

域【JAVA 堆、方法区】、直接内存。

线程私有数据区域生命周期与线程相同, 依赖用户线程的启动/结束 而 创建/销毁(在 Hotspot 

VM 内, 每个线程都与操作系统的本地线程直接映射, 因此这部分内存区域的存/否跟随本地线程的

生/死对应)。

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线程共享区域随虚拟机的启动/关闭而创建/销毁。

直接内存并不是 JVM 运行时数据区的一部分, 但也会被频繁的使用: 在 JDK 1.4 引入的 NIO 提

供了基于 Channel 与 Buffer 的 IO 方式, 它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存, 然后使用

DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作(详见: Java I/O 扩展), 这样就避免了在 Java

堆和 Native 堆中来回复制数据, 因此在一些场景中可以显著提高性能。

2.2.1. 程序计数器(线程私有)

一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的

程序计数器，这类内存也称为“线程私有”的内存。

正在执行 java 方法的话，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址（当前指令的地址）。如

果还是 Native 方法，则为空。

这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

2.2.2. 虚拟机栈(线程私有)

是描述java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）

用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成

的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

栈帧（ Frame）是用来存储数据和部分过程结果的数据结构，同时也被用来处理动态链接

(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派（ Dispatch Exception）。栈帧随着方法调用而创

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建，随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成（抛出了在方法内未被捕获的异

常）都算作方法结束