JVM总结（1）JVM的整体架构

JVM整体架构图

概况来说，主要包含两个子系统和两个组件：Classloader（类加载器）子系统，Execution engine（执行引擎）子系统；Runtime data area（运行时数据区）组件，Native interface（本地方法接口）组件。

1.Classloader子系统的作用：
根据给定的全限定名类名来装载class文件的内容到runtime data area中的method area（运行时数据区）。开发人员可以通过继承java.lang.Classloader类来自定义类加载器。

2.Execution engine子系统的作用：
执行引擎子系统，执行classes中的指令。任何JVM specification实现（JDK）的核心是Execution engine。每一个运行中的线程都有一个Execution engine的实例。

3.Native Interface组件：
本地方法接口组件与native libraries交互，是其他编程语言交互的接口。

4.Runtime data area组件：
运行时数据区，就是JVM的内存。主要包括五个部分：
Heap（堆）、Method Area(方法区)、Java Stack（Java栈）、Program Counter（程序计数器），Native method stack（本地方法接口）。
其中，Heap和Method area是被所有线程共享使用；而Java stack，Program counter，native method stack是以线程为粒度的，每一个线程都有一份。
（1）Heap
Java程序在运行时创建的所有类或数组都放在同一个堆中。而一个java虚拟实例中只存在一个堆空间，因此所有的线程都共享这个堆。每一个java程序独占一个JVM实例，因而每一个java程序都有自己的堆空间，它们不会彼此干扰。但是同一个java程序的多个线程都共享一个堆空间，就得考虑多线程同步访问的问题。（这里可能出现的OOM异常：java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space）

（2）Method Erea
在JVM中，被装载的class的信息存储在Method Erea方法区的内存中。当虚拟机装载某个类时，先用类加载定位相应的class文件，然后读入这些class文件并把这些文件的二进制流传输到JVM中。然后JVM提取其中的类型信息，并将这些信息存储到方法区。该类中的类（静态）变量同样也存储在方法区中。
和Heap一样，Method Erea也是多线程共享的，因此要考虑多线程访问同步的问题。（该区可能会出现的OOM异常有：java.lang.OutOfMemoryError:PermGen full）

（3）Java Stack
Java栈以帧为单位保持线程的运行状态。JVM只会对Java Stack执行两种操作：以帧为单位的压栈或出栈。每当线程调用一个方法的时候，就对当前状态做一个帧保存到java stack中（压栈）；当一个方法返回调用时，从java.stack弹出一个帧（出栈）。帧的大小有一定的限制，所以有可能出现StackOverFlow的问题。

（4）Program counter
在一个运行中的Java程序中，每一个线程都有自己的PC寄存器，也是该线程启动时创建的。PC寄存器的内容总是指向下一条将被执行的“地址”，这里的“地址”可以是一个本地指针，也可以是在方法区中相对应于该方法起始指令的偏移量。

（5）Native method stack
在一个运行的Java程序中，可能还会用到一些根本地方法相关的数据区。当某个线程调用一个本地方法时，它就进入了一个全新的不受JVM控制的世界。本地方法可以通过本地方法接口来访问JVM的运行时数据区，同时还可以做n多事情，本地方法具有和JVM相同的能力和权限。（这里可能出现JVM无法控制的内存溢出OOM问题：native heap OutOfMemory）

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声明：JVM总结系列文章，主要参考了《深入Java虚拟机》-周志明，这本书。博文中的内容相当于读书笔记，结合书籍、网络相关内容及个人理解，仅作为本人学习记录使用。如果对您有所帮助，那万分荣幸；不过有时间建议读作者的原著，另外有一本《Java分布式应用》--林昊，也涉及到了JVM的内容，同样推荐。对于直接摘录书中的片段，如果原作者有异议，可以联系我删除。（该声明适用于该系列文章，就不在接下来的几篇文章中写了）
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