jvm体系结构概述

各位读者好！ 在本教程中，我们将了解和学习Java虚拟机（JVM）及其体系结构。 本教程将帮助您正确回答以下问题：

• Java中的JVM是什么？
• JVM的不同组件
• JVM，JRE和JDK之间的区别

1.简介

Java虚拟机（JVM）是​​驻留在您的计算机上的抽象虚拟机，并为Java字节码提供了运行时执行环境。 JVM可用于许多硬件和软件平台，但是很少有Java开发人员知道Java运行时环境 （JRE）是Java虚拟机 （JVM）的制定。 JVM分析字节码，对其进行解释，然后执行相同的字节码以显示输出。

JVM的基本功能是执行已编译的.class文件（即字节码）并生成输出。 请注意 ，每个操作系统都有不同的JVM，但是在所有操作系统上生成的字节码输出都是相同的。 这意味着在Windows操作系统上生成的字节码也可以在Linux操作系统上运行，反之亦然，从而使Java成为独立于平台的语言。

1.1 JVM做什么？

Java虚拟机执行以下操作：

• • 加载所需的.class和jar文件

1.2 Java虚拟机的类型

Java版本具有Java虚拟机（JVM）的两种不同实现，即

• Java Hotspot Client VM ：这是JDK 2.0运行时环境的默认虚拟机，并且通过减少应用程序启动时间和内存占用量进行了调整，以在客户端环境中运行应用程序时获得最佳性能。
• Java Hotspot Server VM ：此虚拟机旨在提高程序执行速度，以便在服务器环境中运行应用程序。 通过使用服务器命令行选项来调用此虚拟机

1.3 JVM的内部架构

该图显示了符合JVM规范的Java虚拟机的关键内部组件。

下面说明图3中所示的组件。

1.3.1类加载器

类加载器子系统用于加载/读取.class文件，并将字节码保存在JVM方法区域中。 该子系统执行三个主要功能，即：

• 加载 ：此组件处理类的加载
• 链接 ：此组件将验证生成的字节码并分配引用
• 初始化 ：此组件将为静态变量分配其原始值并执行静态块

1.3.2运行时数据区

该子系统分为五个主要部分，即

• 方法区域 ：此组件保存每个.class文件的类级别数据，例如元数据，常量运行时池，静态变量，方法的代码等。每个JVM只有一个方法区域，并且在所有类之间共享
• 堆区 ：此组件是JVM内存的一部分，所有对象及其对应的实例变量和数组都存储在JVM内存中。 只有一个堆区域，并且在多个线程之间共享，因为该区域中存储的数据不是线程安全的
• 堆栈区 ：该组件还是JVM内存的一部分，所有临时变量都存储在该内存中。 该区域具有堆栈帧，并为每个线程分配一个帧。 随着线程执行的完成，相应的帧也会被破坏。 堆栈区域是线程安全的，因为它不是共享资源，并且分为三个子实体，例如：
  • 局部变量数组

  该区域在方法调用和返回期间起着重要作用。

• PC（程序计数器）寄存器 ：该组件保存当前正在执行的JVM指令的地址。 Java中的每个线程都有其自己的PC寄存器，以保存当前正在执行的指令的地址
• 本机方法堆栈 ：此组件用另一种语言编写，并包含本机方法信息。 Java中的每个线程都有一个单独的本机方法堆栈

1.3.3执行引擎

该组件执行分配给运行时数据区域的字节码，并具有三个主要子组件，即：

• 解释器 ：此组件读取字节码指令并以顺序方式执行它们
• JIT（即时）编译器 ：该组件抵消了解释器执行缓慢的缺点，并提高了性能。 JIT编译器同时编译字节码的相似部分，从而减少了编译所需的总时间。 该组件中的编译器是指将JVM指令集转换为特定于OS的指令集的转换器
• 垃圾收集 ：此组件是执行引擎的一部分，该引擎通过收集和删除未引用的对象来释放内存

1.3.4本机方法接口（JNI）

该组件是一个编程框架，允许Java代码调用库或本机应用程序（即特定于系统的硬件和OS的程序）或由其调用。

1.3.5本机方法库

该组件是执行引擎所需的本机C，C ++库的集合。

1.4 JVM与JRE与JDK

JDK，JRE和JVM是Java编程的三个重要关键字，许多开发人员未能将二者区分开。

• Java虚拟机（JVM） ：JVM是一种虚拟机，为执行Java字节码提供了运行时环境
• Java运行时环境（JRE） ：JRE是一个在其中运行JVM的环境，并具有Java虚拟机在执行时使用的类库和其他文件。 换句话说，JRE = Java虚拟机（JVM）+运行该应用程序的库
• Java开发工具包（JDK） ：JDK是JRE的父集，具有JRE包含的所有内容以及开发工具，例如编译器，调试器等。换句话说，JDK = Java运行时环境（JRE）+开发工具

这是JVM，JRE和JDK的图形表示。

1.5如何编译和执行Java类？

本节将演示Java类的编译和执行 。 让我们借助示例代码片段来了解此过程。

1.5.1创建Java文件

打开操作系统命令提示符，我们将使用“记事本”创建一个简单的Java类。 可以使用以下Java命令。

> notepad _sample_file_name_with_extension_

该命令提供以下输出。

1.5.2编写示例Java代码

如图6所示，该命令将打开一个记事本 ，开发人员可以将示例代码添加到显示虚拟输出的Welcome.java文件中。 示例代码如图7所示， 成功执行后将显示问候消息。

1.5.3编译Java类

将代码保存在Welcome.java文件中后，开发人员将需要对其进行编译 。 该编译将生成Welcome.class文件，该文件又将生成.class文件。 要编译该文件，可以使用以下Java命令。

> javac _Java_file_name_with_extension_

该命令提供以下输出。

1.5.4执行Java类

现在，开发人员将需要执行生成的Welcome.class文件以显示输出。 要执行该文件，可以使用以下Java命令。

> java _Compiled_file_name_with_extension_

该命令提供以下输出。

这就是这篇文章的全部内容。 学习愉快！

2.结论

在本教程中，我们对Java虚拟机（JVM）及其核心组件进行了概述。 本教程可以总结为：

• JVM是执行Java代码并通过将Java字节码转换为机器语言来产生输出的虚拟机
• JIT编译器是JVM的子组件，用于加快性能和执行时间
• Java的执行速度很慢 ，原因是：
  • 动态链接

但是，新的Java Development Kit（ JDK ）版本在一定程度上解决了这些瓶颈性能问题。 开发人员可以在“ 下载”部分中下载示例代码片段。

3.下载源代码

这是Java虚拟机（JVM）及其核心组件的概述教程。

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2018/04/jvm-architecture-overview-of-jvm-and-jvm-architecture.html

jvm体系结构概述