1 什么是JVM?
JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写，是经过在实践的核算机上仿真模仿各种核算机功用来完结的。由一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个废物收回堆和一个存储办法域等组成。JVM屏蔽了与操作体系渠道相关的信息，使得Java程序只需求生成在Java虚拟机上运转的方针代码(字节码)，就可在多种渠道上不加修正的运转，这也是Java能够“一次编译，处处运转的”原因。
2 JRE、JDK和JVM的联系
JRE(Java Runtime Environment， Java运转环境)是Java渠道，一切的程序都要在JRE下才能够运转。包含JVM和Java中心类库和支撑文件。
JDK(Java Development Kit，Java开发东西包)是用来编译、调试Java程序的开发东西包。包含Java东西(javac/java/jdb等)和Java根底的类库(java API )。
JVM(Java Virtual Machine， Java虚拟机)是JRE的一部分。JVM首要作业是解说自己的指令集(即字节码)并映射到本地的CPU指令集和OS的体系调用。Java言语是跨渠道运转的，不同的操作体系会有不同的JVM映射规矩，使之与操作体系无关，完结跨渠道性。
下图表明了JDK、JRE和JVM三者间的联系：
总结：运用JDK(调用JAVA API)开发JAVA程序后，经过JDK中的编译程序(javac)将Java程序编译为Java字节码，在JRE上运转这些字节码，JVM会解析并映射到实在操作体系的CPU指令集和OS的体系调用。
3 JVM原理
Java 体系结构介绍：
Class Loader(类加载器)：用于装载.class文件。
ExecuTIon Engine(履行引擎)：用于履行字节码或许本地办法。
运转时数据区：办法区、堆、java栈、pc寄存器、本地办法栈。
JVM生命周期介绍：
Java实例对应一个独立运转的Java程序(进程等级)
1.发动。发动一个Java程序，一个JVM实例就发生。具有public staTIc void main(String[] args)函数的class能够作为JVM实例运转的起点。
2.运转。main()作为程序初始线程的起点，任何其他线程均可由该线程发动。JVM内部有两种线程：看护线程和非看护线程，main()归于非看护线程，看护线程一般由JVM运用，程序能够指定创立的线程为看护线程。
3.消亡。当程序中的一切非看护线程都停止时，JVM才退出;若安全办理器答应，程序也能够运用RunTIme类或许System.exit()来退出。
JVM履行引擎实例则对应了归于用户运转程序线程它是线程等级的。
Java类加载器：
Java加载类的进程：
1.装载(loading)：担任找到二进制字节码并加载至JVM中，JVM经过类名、类地点的包名、ClassLoader完结类的加载。因而，标识一个被加载了的类：类名 + 包名 + ClassLoader实例ID。
2.链接(linking)：担任对二进制字节码的格局进行校验、初始化装载类中的静态变量以及解析类中调用的接口。
完结校验后，JVM初始化类中的静态变量，并将其赋值为默许值。
最终比照类中的一切特点、办法进行验证，以保证要调用的特点、办法存在，以及具有拜访权限(例如private、public等)，否则会形成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等错误信息。
3.初始化(iniTIalizing)：担任履行类中的静态初始化代码、结构器代码以及静态特点的初始化，以下四种状况初始化进程会被触发。
调用 new
反射调用了类中的办法
子类调用了初始化
JVM发动进程停止定的初始化类
JVM类加载次序：
层级结构
1.Booststrap ClassLoader
跟ClassLoader，C++完结，JVM发动时初始化此ClassLoader，并由此完结$JAVA_HONE中jre/lib/rt.jar(Sun JDK的完结)中一切class文件的加载，这个jar中包含了java标准界说的一切接口以及完结。
2.Extension ClassLoader
JVM用此classloader来加载扩展功用的一些jar包
3.System ClassLoader
JVM用此ClassLoader来加载发动参数中指定的ClassPath中的jar包以及目录，在Sun JDK中ClassLoader对应的类名为AppClassLoader。
4.User-Defined ClassLoader
User-Defined ClassLoader是Java开发人员承继ClassLoader抽象类完结的ClassLoader，依据自界说的ClassLoader可用于加载非ClassPath中的jar以及目录。
派遣形式(Delegation Mode)
当JVM加载一个类的时分，基层的加载器会将使命给上一层类加载器，上一层加载查看它的命名空间中是否现已加载这个类，假如现已加载，直接运用这个类。假如没有加载，持续往上托付直到顶部。查看之后，依照相反的次序进行加载。假如Bootstrap加载器不到这个类，则往下托付，直到找到这个类。一个类能够被不同的类加载器加载。
可见性约束：基层的加载器能够看到上层加载器中的类，反之则不可，派遣只能从下到上。
不答应卸载类：类加载器能够加载一个类，但不能够卸载一个类。可是类加载器能够被创立或许删去。
JVM履行引擎
类加载器将字节码载入内存后，履行引擎以java字节码为单元，读取java字节码。java字节码机器读不明白，必须将字节码转化为渠道相关的机器码。这个进程便是由履行引擎完结的。
在履行办法时JVM供给了四种指令来履行：
invokestatic:调用类的static办法。
invokevirtual:调用目标实例的办法。
invokeinterface：将特点界说为接口来进行调用。
invokespecial：JVM关于初始化目标(Java结构器的办法为：)以及调用目标实例的私有办法时。
首要的履行计数：
解说，即时履行，自适应优化、芯片级直接履行。
解说归于第一代JVM
即时编译JIT归于第二代JVM
自适应优化(现在sun的HotspotJVM选用这种技能)，汲取第一代JVM和第二代JVM的经历，选用两者结合的办法，开端对一切的代码都选用解说履行的办法，并监督代码履行状况，然后对那些常常调用的办法发动一个后台线程，将其编译为本地代码，并进行优化。若办法不再频频运用，则撤销编译过代码，仍对其进行解说履行。
Java运转时数据区
PC寄存器
用于存储每个线程下一步即将履行的JVM指令，若该办法为native的，则PC寄存器中不存储任何信息。Java多线程状况下，每个线程都有一个自己的PC，以便完结不同线程上下文环境的切换。
JVM栈
JVM栈是线程私有的，每个线程创立的一起都会创立JVM栈，JVM栈中寄存当时线程中部分根本类型的变量(Java中界说的八种根本类型：boolean、char、byte、short、int、long、float、double)、部分的回来成果以及Stack Frame，非根本类型的目标在JVM栈上仅寄存一个指向堆的地址。
堆(Heap)
它是JVM用来存储目标实例以及数组值的区域，能够以为Java中一切经过new创立的目标的内存都在此分配，Heap中的目标的内存需求等候GC进行收回。
堆在JVM发动的时分就被创立，堆中贮存了各种目标，这些目标被自动办理内存体系(Automatic Storage Management System)，也便是常说的“Garbage Collector(废物收回器)”办理。这些目标无需、也无法显现地被毁掉。
JVM将Heap分为两块：新生代New Generation和旧生代Old Generation
堆是JVM中一切线程同享的，因而在其上进行目标内存的分配均需求进行加锁，导致new目标的开支比较大。
Sun Hotspot JVM为了提高目标内存分配的功率，关于一切创立的线程都会分配一块独立的空间TLAB(Thread Local Allocation Buffer)，其巨细由JVM依据运转的状况核算而得，在TLAB上分配目标时不需求加锁，因而JVM在给线程目标分配内存时会尽量的在TLAB上分配，在这种状况下JVM平分配目标内存的功能和C根本是相同的，但假如目标过大的话则依然要直接运用堆空间分配。
TLAB仅作用于新生代的Eden Space，因而在编写Java程序时，一般多个小的目标比大的目标分配起来愈加高效。
一切新创立的Object都将会存储在新生代Young Generation中。假如Young Generation的数据在一次或屡次GC后存活下来，那么将被转移到OldGeneration。新的Object总是创立在Eden Space。
办法区域(Method Area)
在Sun JDK中这块区域对应的为PermanetGeneration，又称为耐久代。
办法区域寄存所加载类的信息(称号、修饰符等)、类中的静态变量、类中界说为final类型的常量、类中的Field信息、类中的办法信息，当开发人员在程序中经过Class目标中的getName，isInstance等办法来获取信息时，这些数据都来源于办法区域，一起办法区域也是大局同享的，在必定条件下它也会被GC，当办法区域需求运用的内存超越其答应的巨细时，就会抛出OutOfMemory的错误信息。
运转时常量池(Runtime Constant Pool)
寄存的为类中的固定常量信息、办法和Field的引证信息等，其空间从办法区域平分配。
本地办法仓库(Native Method Stacks)
JVM选用本地办法堆来支撑native办法的履行，此区域用于存储每个native办法调用的状况。
JVM废物收回
GC的根本原理：将内存中不再被运用的目标进行收回，GC中用于收回的办法称为搜集器，因为GC需求耗费一些资源和时刻，Java在对目标生命周期特征进行剖析后，依照新生代、旧生代的办法来对目标进行搜集，以尽可能的缩短GC对使用形成的暂停。
对新生代的目标搜集称为minor GC
对旧生代的目标搜集称为Full GC
程序中自动调用System.gc()强制履行的GC为Full GC。
不同的目标引证类型，GC会选用不同的办法进行收回，JVM目标的引证分为了四种类型：
强引证：默许状况下，目标选用的均为强引证(这个目标的实例没有其他目标引证时， GC时才会被收回)
软引证：软引证是Java中供给的一种比较适合于缓存场景的使用(只要内存不行的状况下才会被GC)
弱引证：在GC时必定会被GC收回。
虚引证：虚引证仅仅用来得知目标是否被GC。
