Java虚拟机原理是什么?工作原理有哪些?

TheDisguiser 2020-05-19 20:38:10 java常见问答 8271

Java虚拟机大家知道吧。许多人可能只会用,不知道java虚拟机的具体原理是什么,下面就给大家介绍一下java虚拟机的工作原理吧。

一、什么是java虚拟机?

java虚拟机是一种抽象化的计算机,它的各种功能实现,是基于模仿你实际的计算机来实现的。Java虚拟机有着自己完善的硬体架构,如如处理器、堆栈、寄存器等,它还具有与之匹配的指令系统。Java虚拟机会屏蔽各种与操作系统平台的相关信息,这样使得一般java程序只需要在虚拟机上生成要运行的目标代码,就可以在多种平台上随意运行了。

二、java虚拟机工作原理是什么?

我们以一个最简单的hello world java程序来作为例子:

首先编写源文件HelloWord.java :

public class HelloWorld
{
    public static void main(String[] args)
    {
        System.out.println("HelloWorld");
    }
}

编译后的Hello World程序:

zhangjg @linux: /deve/workspace / HelloJava / src$ javac HelloWorld.java
zhangjg @linux: /deve/workspace / HelloJava / src$ ls
HelloWorld.class HelloWorld.java

已经运行的hello world程序:

zhangjg @linux: /deve/workspace / HelloJava / src$ java - classpath.HelloWorld
HelloWorld

从以上的过程我们可以看到, 在运行HelloWorld程序的时候, 敲入的命令并不是 ./HelloWorld.class 。 因为class文件并不是可以直接被操作系统识别的二进制可执行文件 。 我们敲入的是java这个命令。 这个命令说明, 我们首先启动的是一个叫做java的程序, 这个java程序在运行起来之后才是一个JVM进程实例。

JVM体系结构简介

Java虚拟机原理  工作原理

如图:我们编译之后的class文件其实是作为Java虚拟机中的质料被输入到Java虚拟机的内部的,那具体是由谁来做这部分工作呢?这是因为,在Java虚拟机的内部,有一个叫做类加载器的子系统,这个子系统是用来在运行时根据需要加载类。注意“根据需要”。Java虚拟机执行过程中,只有它需要一个类的时候,才会调用类加载器来加载这个类,并不会在开始运行时就加载所有的类。就像一个人,只有饿的时候才去吃饭,而不是一次把一年的饭都吃到肚子里。一般来说,虚拟机加载类的时机,在第一次使用一个新的类的时候。。

由虚拟机加载的类,被加载到Java虚拟机内存中之后,虚拟机会读取并执行它里面存在的字节码指令。虚拟机中执行字节码指令的部分被称为执行引擎。就像一个人,不是把饭吃下去就完事了,还要进行消化,执行引擎就相当于人的肠胃系统。在执行的过程中还会把各个class文件动态的连接起来。

我们知道,Java虚拟机会进行自动内存管理。通俗的说,就是会自动释放没有用的对象,而不会需要程序员编写代码来释放分配的内存。这部分工作是由垃圾收集子系统负责的。

从以上我们可以知道,一个Java虚拟机实例在运行过程中有三个子系统来保障它的正常运行,分别是类加载器子系统, 执行引擎子系统和垃圾收集子系统。 如图:

Java虚拟机原理  工作原理

虚拟机的运行,必须加载class文件,并且执行class文件中的字节码指令。它做这么多事情,必须需要自己的空间。就像人吃下去的东西首先要放在胃中。虚拟机也需要空间来存放个中数据。首先,加载的字节码,需要一个单独的内存空间来存放;一个线程的执行,也需要内存空间来维护方法的调用关系,存放方法中的数据和中间计算结果;在执行的过程中,无法避免的要创建对象,创建的对象需要一个专门的内存空间来存放。虚拟机的运行时内存区大概可以分成下图所示的几个部分。

Java虚拟机原理  工作原理

总结:

a虚拟机其实并不神秘,在操作系统的角度看来,它只是一个普通进程而已。

b虚拟机的进程比较特殊,它能够加载我们编写的class文件。

c加载class文件的是一个叫做类加载器的子系统。就像我们用嘴巴,把食物吃到肚子里似的。

d虚拟机中的执行引擎用来执行class文件中的字节码指令。

e虚拟机在执行过程中,会分配内存创建对象。当这些对象过时无用了,必须要自动清理这些无用的对象。清理对象回收内存的任务由垃圾收集器负责。

以上就是java虚拟机的一些原理内容了,你明白了吗?如果还想了解更多java常见问答知识,就来关注我们的网站吧。

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