一本码簿

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Java最开始的

JDK、JRE与JVM的区别

JDK是开发的环境依赖,JRE是程序运行环境依赖,JVM(Java虚拟机)是开发调试运行和程序运行的依赖,三者是套娃结构,JDK包含JRE,JRE包含JVM。

  • JRE(Java Runtime Environment),提供了一个60M基础类库lib/rt.jar,该库包括常用到的String、集合、网络、多线程等常用类。JRE还提供了不同平台下的JVM。生产环境下的Java程序的运行只需要编译后的字节码+JRE即可。
  • JDK(Java Development Kit),比JRE多了一些位于lib文件夹下的开发类库,如dt.jartools.jar,JDK同时也提供了位于bin文件夹下的开发工具,如java.exejavac.exejvisualvm.exe
  • JVM(Java Virtual Machine),是一个虚拟的计算机,不同平台有不同的实现方式,比如,Windows平台下是bin/server/jvm.dll,Linux系统下是lib/amd64/server/libjvm.so

JVM

Java虚拟机是实现Java程序跨平台运行的一个抽象层,JVM中的Java解释器负责将字节码文件解释成为特定的机器码进行运行,是实现一次编译处处运行的关键。JVM内存区域分为:类装载器子系统(Class Loader Subsystem)、运行时数据区( Runtime Data Areas)、和执行引擎(Execution Engine)。JVM内存区域如下:
JVM内存结构

  • 类加载器子系统,负责加载程序中的类型(类和接口),并赋予唯一的名字。JVM的两种类装载器包括:启动类装载器和用户自定义类装载器,启动类装载器是JVM实现的,自定义类装载器是Java程序中ClassLoader的子类。
  • 执行引擎,负责执行被加载类中包含的指令,它的执行技术有:解释、即时编译、自适应优化和芯片级直接执行。其中,解释属于第一代JVM,即时编译JIT属于第二代JVM,自适应优化是前两者的结合 ,芯片级直接执行用本地方法执行Java字节码。

自适应优化:开始对所有的代码都采取解释执行的方式,并监视代码执行情况,然后对那些经常调用的方法启动一个后台线程,将其编译为本地代码,并进行仔细优化。若方法不再频繁使用,则取消编译过的代码,仍对其进行解释执行,Sun的HotspotJVM采用这种技术。
Java与C编译的区别是:Java是运行时链接,而C是编译时链接。

运行时数据区

Java程序运行起来后,JVM就是个进程,其运行时数据区是给线程住的内存房子,房子分程序计数器(Program Counter (PC) Register)、虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)、本地方法栈(Native Method Stacks)、堆(Heap)、方法区(Method Area)、运行时常量池(Run-Time Constant Pool)6个房间,前三个房间是JVM线程私有内存区,后三个是JVM线程共享内存区。方法区包括:变量、静态变量、 类信息(构造方法/接口定义) 和运行时常量池。其他堆内存包括:实例变量和数组。每个线程包含一个栈区,栈中只保存基础数据类型对象和自定义对象的引用(不是对象)。方法区是逻辑独立于堆,但实际包含在堆中,房间结构如下:
JVM运行时数据区结构

Java7之前,方法区位于永久代(PermGen),永久代和堆相互隔离,永久代的大小在启动JVM时可以设置一个固定值,不可变;Java7中,字符串常量池从永久代移到堆中; Java8中,取消永久代,方法区存放于元空间(Metaspace),元空间仍然与堆不相连。

Java 堆内存

堆房间是给对象住的,堆房间又被分为新生代和老年代两个小房间,新生代小房间又被隔成1个eden隔间和2个survivor隔间,堆房间总大小和各个隔间的比例是JVM调优的关键。JVM进程给Java对象所在的线程提供了运行空间。堆内存结构如下:
JVM堆内存


参考文献:

  1. 什么是JVM?

  2. 字节码执行引擎

  3. The Structure of the Java Virtual Machine

  4. JVM运行时的数据区

  5. java-memory-management-for-java-virtual-machine-jvm

  6. Java virtual Machine(JVM) and its architecture