深入理解JVM虚拟机

2019-12-05

什么是JVM虚拟机

JVM是JAVA Virtual machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟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屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码）,就可以在多种平台（跨平台）上不加修改地运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。如图所示：

JRE/JDK/JVM是什么关系

JRE(JavaRuntimeEnvironment，Java运行环境)，也就是Java平台。所有的Java 程序都要在JRE下才能运行。普通用户只需要运行已开发好的java程序，安装JRE即可。

JDK(Java Development Kit)是程序开发者用来来编译、调试java程序用的开发工具包。JDK的工具也是Java程序，也需要JRE才能运行。为了保持JDK的独立性和完整性，在JDK的安装过程中，JRE也是安装的一部分。所以，在JDK的安装目录下有一个名为jre的目录，用于存放JRE文件。

JVM(JavaVirtualMachine，Java虚拟机)是JRE的一部分。它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。JVM有自己完善的硬件架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。Java语言最重要的特点就是跨平台运行。使用JVM就是为了支持与操作系统无关，实现跨平台。

JVM底层原理
我们现在知道jvm在整个开发中的位置，那jvm它是如何做到跨平台的？底层是如何运行的？我们通过一个程序来说明：

 /***
 * 运算
 * @return
 */
 public int add() {
 int a = 1;
 int b = 2;
 int c = (a + b) * 100;
 return c;
 }

 /**
 * 程序入口
 * @param args
 * @throws InterruptedException
 */
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 App app = new App();
 int result = app.add();
 System.out.println(result);

 }}

当运行main方法的时候会生产一个class文件，这个class文件是运行在我们jvm之上的。

JVM运行时数据区分配，黄色背景为线程私有区域，当我们程序运行的时候会有一个main线程在我们
虚拟机栈区域开辟两块空间叫做“栈帧”。为main栈帧和add栈帧（一个方法为一块栈帧）。

每块栈帧的数据结构又为：

那他们底层是如何运行的？这个时候我们需要通过class文件的jvm指令来分析了。
我们通过java自带的javap -c命令对改程序进行反汇编：

 public int add();
 Code:
 0: iconst_1
 1: istore_1
 2: iconst_2
 3: istore_2
 4: iload_1
 5: iload_2
 6: iadd
 7: bipush 100
 9: imul
 10: istore_3
 11: iload_3
 12: ireturn

 public static void main(java.lang.String[]) throws java.lang.InterruptedException;
 Code:
 0: new #4 // class bat/ke/qq/com/App
 3: dup
 4: invokespecial #5 // Method "<init>":()V
 7: astore_1
 8: aload_1
 9: invokevirtual #6 // Method add:()I
 12: istore_2
 13: getstatic #7 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 16: iload_2
 17: invokevirtual #8 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
 20: return
}

然后我们通过java汇编指令手册找到这些指令在jvm中代表什么意思：

需要这手册的童鞋可以关注文章末尾公众号，输入关键字JVM获取。

整个的过程，大家可以关注公众号获取相应的视频讲解。

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