1. 基本概念

jvm 是可運行Java代碼的假想計算機，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 是運行在操作系統之上的，屏蔽了與具體操作系統平臺相關的信息，使得Java程序只需生成在 jvm 上運行的字節碼，就可以在多種平臺上不加修改地運行。

Java 語言的一個非常重要的特點就是與平臺的無關性(跨平臺)，其得益于 jvm，不是 Java 實現的跨平臺，而是 jvm 的跨平臺性，進而描述 Java 是跨平臺的。

我們知道，每個平臺的 api 肯定是不同的，就好比，android 實現動畫繪制肯定跟 ios 實現動畫繪制不同。jvm 通過 jit 即時編譯器解釋執行 Java 代碼，最終得到相同的字節碼，所以才有了經典的 "writ once，run anywhere"

通俗理解：jvm 運行在操作系統之上，其通過編譯器解釋執行 Java 代碼得到相同的字節碼，實現跨平臺性，進而描述 Java 語言跨平臺。

2. 運行過程

.java 源文件通過編譯器(假裝javac)，能夠產生相應的 .class 文件(字節碼文件)，
而字節碼文件又通過 jvm 中的解釋器，編譯成計算機真正識別的機器碼(二進制01)。

• java源文件 > 編譯器 > 字節碼文件
• 字節碼文件 > 解釋器 > 機器碼

每一種平臺的解釋器是不同的，但是實現的虛擬機是相同的，這也就是為什么 Java 能夠實現跨平臺的原因，當一個程序從開始運行時，虛擬機就開始實例化了，多個程序啟動，則存在多個虛擬機實例。程序退出或者關閉，則虛擬機實例消亡，多個虛擬機實例之間的數據不能共享。

通俗理解：java源文件通過編譯器得到字節碼文件，字節碼再通過解釋器獲得計算機真正可識別的機器碼。

3. 內存管理

對于 Java 程序員來說，在 jvm 自動內存管理機制幫助下，不需要在為每一個 new 操作去寫配對的 delete/free 代碼，正常情況下是不容易出現內存泄漏和內存溢出的問題。

jvm 在執行 Java 程序的過程中會把它所管理的內存劃分為若干個不同的數據區域，如圖所示。

針對上圖對運行時數據區域組成部分做簡單描述。

1.程序計數器

用于記錄當前線程所執行到的字節碼的行號。
怎么理解？舉個簡單的例子：

每一個線程都是順序執行單元，就如同上圖標記的行號一樣，是向下順序指定的，而程序計數器，就是用于標記行號的，遇到 if/else 則跳過不執行的行號，比如第 16 行是跳過的。

2.java虛擬機棧

虛擬機棧是為虛擬機執行 java 方法服務的，在了解虛擬機棧之前我們先了解一下 棧幀與局部變量表：

棧幀：每個方法執行都會創建一個棧幀，伴隨著方法從創建到執行完成。用于存儲局部變量表，操作數棧，動態鏈接，方法出口等。下圖為方法執行過程：

方法不停地調用，不停地進棧，如果棧內存滿了，就會 Stack Overflow Error 或者 Out of Memory

局部變量表：

存放編譯器可知的各種基本數據類型、引用類型。

局部變量表的內存空間在編譯器完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要幀分配多少內存是固定的，在方法運行期間是不會改變局部表量表的大小，局部變量表存放的是對象的引用。

在網上我們經常看到有人把 java 內存分為 堆內存 和 棧內存，這種分法是比較廣義的，內存的實際劃分是比較復雜的。這種劃分方式的流行只能說大多數人關注的是：與對象內存分配關系最親密的兩塊內存區域（棧堆）。其中 棧內存 就是上方的虛擬機棧，或者說是虛擬機棧中局部變量表部分。

3.本地方法棧

本地方法棧是為 native 方法服務的。

native方法：

• 簡單地講，一個 native 方法就是一個 Java 調用非 Java 代碼的接口。
• 一個 native 方法是這樣一個 Java 的方法：該方法的實現由非 Java 語言實現，比如 C。
  這個特征并非 Java 所特有，很多其它的編程語言都有這一機制，比如在 C＋＋ 中，你可以用extern "C"告知C＋＋編譯器去調用一個 C 的函數。

4.java堆

Java 堆是 jvm 所管理的內存中最大的一塊，所有的對象實例以及數組都要在堆上分配。

因為分的蛋糕比較大，固然成為 gc(垃圾回收器)經常光顧的主要區域。

由于現在的收集器基本都采用分代收集算法，所以 Java 堆可以細分為：新生代、老年代、永久代(java8中移除了永久代)，這一塊后面會單獨寫一篇關于垃圾回收器的文章，暫時有個印象即可。

5.方法區

方法區與 java 堆一樣，是各個線程共享的內存區域，用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。

盡管 jvm 規范把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫非堆，目的區分堆。

4. 對象的創建

對象的創建過程：

給對象分配內存

線程安全性問題

初始化對象

執行構造方法

1.給對象分配內存[位于棧中]

對象的創建一般從 new 指令開始的，jvm 首先對符號引用進行解析，如果找不到對應的符號引用，那么這個類還沒有被加載，因此jvm便會進行類加載過程(關于類加載后面單獨文章講解)，符號引用解析完畢之后，jvm 會為對象在堆中分配內存。

2.線程安全性問題

描述一種場景：正在給 A 對象分配內存，指針還沒來得及修改，對象 B 又同時使用了原來的指針來分配內存的情況。

兩種解決方案：

對內存分配內存空間的動作進行同步處理。

把內存分配動作按照線程劃分在不同的空間之中進行。

3.初始化對象

對象創建后通常有個默認值。
jvm 為對象分配完堆內存之后，jvm 會將該內存進行零值初始化，這也就解釋了為什么 Java 的屬性字段無需顯示初始化就可以被使用，而方法的局部變量卻必須要顯示初始化后才可以訪問。

4.執行構造方法

執行完上方三步，jvm 會調用對象的構造函數。

至此，一個對象就被創建完畢。

5. 最后總結

jvm 的學習是比較枯燥乏味的，基本都是一些概念性問題，上文對 jvm 的基本概念以及內存區域做了簡單的介紹。
工欲善其事，必先利其器。盡管 jvm 的學習非常無聊，但是卻非常重要，下面我用白話文根據自己的理解針對本文做一個總結。

上邊有提到 "jvm 的跨平臺性，實現了java語言的跨平臺" ，何為跨平臺？通俗理解就是： 一個操作系統下開發的應用，放到另一個操作系統下依然可以運行。舉一個生動一點的例子，用 eclipse/idea 開發的 Java 程序，可以同時運行在 Linux、Windows 等操作系統上，即所謂的 "Write once, run anywhere(一次編寫,到處運行)" 。

從廣義的層次理解了 jvm 的跨平臺性，接著是上文提到的 jvm 內存管理，jvm 有一套 自動內存管理機制，在該機制的幫助下，通常我們是不需要去關注對象的 內存分配以及釋放的，然后這套內存管理機制，會把他所管理的內存劃分為不同的運行時數據區域，而運行時數據區域由線程獨立以及線程共享兩部分組成。

說到線程，何為線程呢？說到線程又不得不提進程….(果然坑越描越大)
這里所說的線程是指程序執行過程中的一個線程實體，在講程序計數器時有提到，每一個線程都是順序執行單元，就好比一個簡單的main方法，是按照從上到下的順序執行的。線程之間又是有所區分的，比如虛擬機線程、gc線程、編譯器線程等，jvm 允許一個應用并發執行多個線程，就是所謂的多線程。

關于線程、進程、多線程的關系。
我們將王小工作的車間理解為進程，而線程則理解為車間里的工人，一個車間里肯定有很多工人 ，他們協同完成一個任務，也就是多線程完成一個進程。
我們結合車間與工人，再來看看上邊提到的 "線程獨立" 與 "線程共享"。
線程共享：車間的空間是工人們共享的，比如許多房間是每個工人都可以進出的。這表示一個進程的內存空間是共享的，每個線程都可以使用這些共享內存。
線程獨立：王小所在的車間，只有一個廁所，而廁所的空間最多只能容納一個人，進入廁所后，是需要上鎖的，這樣別人才不能進來。里面有人的時候，其他人就不能進去，這代表一個線程使用某些共享內存時，其他線程必須等它結束，才能使用這一塊內存。

了解了運行時數據區域劃分的線程概念，接著就是內存的各個組成區域，主要了解到 java堆，堆是用來存放對象實例以及數組的。每當你 new 一個對象，都是要在堆上拉取一塊內存區域的，通常一個程序要 new(實例化)很多對象，無形中帶來了內存負擔，所以就引出了 gc 垃圾回收的概念，我們可以將堆中的對象理解為 gc 的獵物，很顯然，對于富的流油的堆來說，自然成了 gc 主要的光顧對象。在這個地方我們提到了 新生代、老年代、永久代的概念，下一篇單獨講解。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的JVM入门到放弃之基本概念的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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