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摘要：虛擬機包括一套字節碼指令集一組寄存器一個棧一個垃圾回收堆和一個存儲方法域。而使用虛擬機是實現這一特點的關鍵。虛擬機在執行字節碼時，把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。此內存區域是唯一一個在虛擬機規范中沒有規定任何情況的區域。
1、 什么是JVM？
JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機）的縮寫，JVM是一種用于計算設備的規范，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的。Java虛擬機包括一套字節碼指令集、一組寄存器、一個棧、一個垃圾回收堆和一個存儲方法域。 JVM屏蔽了與具體操作系統平臺相關的信息，使Java程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼（字節碼）,就可以在多種平臺上不加修改地運行。JVM在執行字節碼時，實際上最終還是把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。
Java語言的一個非常重要的特點就是與平臺的無關性。而使用Java虛擬機是實現這一特點的關鍵。一般的高級語言如果要在不同的平臺上運行，至少需要編譯成不同的目標代碼。而引入Java語言虛擬機后，Java語言在不同平臺上運行時不需要重新編譯。Java語言使用Java虛擬機屏蔽了與具體平臺相關的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼（字節碼），就可以在多種平臺上不加修改地運行。Java虛擬機在執行字節碼時，把字節碼解釋成具體平臺上的機器指令執行。這就是Java的能夠“一次編譯，到處運行”的原因。
2、JRE/JDK/JVM是什么關系？ JRE(JavaRuntimeEnvironment，Java運行環境)，也就是Java平臺。所有的Java 程序都要在JRE下才能運行。普通用戶只需要運行已開發好的java程序，安裝JRE即可。
JDK(Java Development Kit)是程序開發者用來來編譯、調試java程序用的開發工具包。JDK的工具也是Java程序，也需要JRE才能運行。為了保持JDK的獨立性和完整性，在JDK的安裝過程中，JRE也是 安裝的一部分。所以，在JDK的安裝目錄下有一個名為jre的目錄，用于存放JRE文件。
JVM(JavaVirtualMachine，Java虛擬機)是JRE的一部分。它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的。JVM有自己完善的硬件架構，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應的指令系統。Java語言最重要的特點就是跨平臺運行。使用JVM就是為了支持與操作系統無關，實現跨平臺。
Java編譯器只要面向JVM，生成JVM能理解的代碼或字節碼文件。Java源文件經編譯成字節碼程序，通過JVM將每一條指令翻譯成不同平臺機器碼，通過特定平臺運行。
4、JVM的體系結構（1）java棧內存，它等價于C語言中的棧， 棧的內存地址是不連續的， 每個線程都擁有自己的棧。 棧里面存儲著的是StackFrame，在《JVM Specification》中文版中被譯作java虛擬機框架，也叫做棧幀。StackFrame包含三類信息：局部變量，執行環境，操作數棧。局部變量用來存儲一個類的方法中所用到的局部變量。執行環境用于保存解析器對于java字節碼進行解釋過程中需要的信息，包括：上次調用的方法、局部變量指針和 操作數棧的棧頂和棧底指針。操作數棧用于存儲運算所需要的操作數和結果。StackFrame在方法被調用時創建，在某個線程中，某個時間點上，只有一個 框架是活躍的，該框架被稱為Current Frame，而框架中的方法被稱為Current Method，其中定義的類為Current Class。局部變量和操作數棧上的操作總是引用當前框架。當Stack Frame中方法被執行完之后，或者調用別的StackFrame中的方法時，則當前棧變為另外一個StackFrame。Stack的大小是由兩種類 型，固定和動態的，動態類型的棧可以按照線程的需要分配。 下面兩張圖是關于棧之間關系以及棧和非堆內存的關系基本描述：
（2） Java堆是用來存放對象信息的，和Stack不同，Stack代表著一種運行時的狀態。換句話說，棧是運行時單位，解決程序該如何執行的問題，而堆是存儲的單位， 解決數據存儲的問題。Heap是伴隨著JVM的啟動而創建，負責存儲所有對象實例和數組的。堆的存儲空間和棧一樣是不需要連續的。
（3）程序計數寄存器，程序計數器（Program Counter Register）是一塊較小的內存空間，它的作用可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。在虛擬機的概念模型里（僅是概念模型，各種虛擬機可能會通過一些更高效的方式去實現），字節碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。
由于Java 虛擬機的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執行時間的方式來實現的，在任何一個確定的時刻，一個處理器（對于多核處理器來說是一個內核）只會執行一條線程中的指令。因此，為了線程切換后能恢復到正確的執行位置，每條線程都需要有一個獨立的程序計數器，各條線程之間的計數器互不影響，獨立存儲，我們稱這類內存區域為“線程私有”的內存。如果線程正在執行的是一個Java 方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址；如果正在執行的是Natvie 方法，這個計數器值則為空（Undefined）。此內存區域是唯一一個在Java 虛擬機規范中沒有規定任何OutOfMemoryError 情況的區域。
（4）方法區域（Method Area），在Sun JDK中這塊區域對應的為PermanetGeneration，又稱為持久代。方法區域存放了所加載的類的信息（名稱、修飾符等）、類中的靜態變量、類中定義為final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息，當開發人員在程序中通過Class對象中的getName、isInterface等方法來獲取信息時，這些數據都來源于方法區域，同時方法區域也是全局共享的，在一定的條件下它也會被GC，當方法區域需要使用的內存超過其允許的大小時，會拋出OutOfMemory的錯誤信息。
（5）運行時常量池（Runtime Constant Pool），存放的為類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等，其空間從方法區域中分配。
（6）本地方法堆棧（Native Method Stacks），JVM采用本地方法堆棧來支持native方法的執行，此區域用于存儲每個native方法調用的狀態。
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