各位讀者好！ 在本教程中，我們將了解和學習Java虛擬機（JVM）及其體系結(jié)構(gòu)。 本教程將幫助您正確回答以下問題：

• Java中的JVM是什么？
• JVM的不同組件
• JVM，JRE和JDK之間的區(qū)別

1.簡介

Java虛擬機（JVM）是??駐留在您的計算機上的抽象虛擬機，并為Java字節(jié)碼提供了運行時執(zhí)行環(huán)境。 JVM可用于許多硬件和軟件平臺，但是很少有Java開發(fā)人員知道Java運行時環(huán)境 （JRE）是Java虛擬機 （JVM）的制定。 JVM分析字節(jié)碼，對其進行解釋，然后執(zhí)行相同的字節(jié)碼以顯示輸出。

JVM的基本功能是執(zhí)行已編譯的.class文件（即字節(jié)碼）并生成輸出。 請注意 ，每個操作系統(tǒng)都有不同的JVM，但是在所有操作系統(tǒng)上生成的字節(jié)碼輸出都是相同的。 這意味著在Windows操作系統(tǒng)上生成的字節(jié)碼也可以在Linux操作系統(tǒng)上運行，反之亦然，從而使Java成為獨立于平臺的語言。

圖1：Java虛擬機概述

1.1 JVM有什么作用？

Java虛擬機執(zhí)行以下操作：

• • 加載所需的.class和jar文件

圖2：JVM組件

1.2 Java虛擬機的類型

Java版本具有Java虛擬機（JVM）的兩種不同實現(xiàn)，即

• Java Hotspot Client VM ：這是JDK 2.0運行時環(huán)境的默認虛擬機，并通過減少應(yīng)用程序啟動時間和內(nèi)存占用量進行了調(diào)整，以在客戶端環(huán)境中運行應(yīng)用程序時獲得最佳性能。
• Java Hotspot Server VM ：此虛擬機旨在提高程序執(zhí)行速度，以便在服務(wù)器環(huán)境中運行應(yīng)用程序。 通過使用服務(wù)器命令行選項來調(diào)用此虛擬機

1.3 JVM的內(nèi)部架構(gòu)

該圖顯示了符合JVM規(guī)范的Java虛擬機的關(guān)鍵內(nèi)部組件。

圖3：Java虛擬機架構(gòu)

下面說明圖3中所示的組件。

1.3.1類加載器

類加載器子系統(tǒng)用于加載/讀取.class文件，并將字節(jié)碼保存在JVM方法區(qū)域中。 該子系統(tǒng)執(zhí)行三個主要功能，即：

• 加載 ：此組件處理類的加載
• 鏈接 ：此組件將驗證生成的字節(jié)碼并分配引用
• 初始化 ：此組件將為靜態(tài)變量分配其原始值并執(zhí)行靜態(tài)塊

1.3.2運行時數(shù)據(jù)區(qū)

該子系統(tǒng)分為五個主要部分，即

• 方法區(qū)域 ：此組件保存每個.class文件的類級別數(shù)據(jù)，例如元數(shù)據(jù)，常量運行時池，靜態(tài)變量，方法的代碼等。每個JVM只有一個方法區(qū)域，并且在所有類之間共享
• 堆區(qū)域 ：此組件是JVM內(nèi)存的一部分，所有對象及其對應(yīng)的實例變量和數(shù)組都存儲在JVM內(nèi)存中。 只有一個堆區(qū)域，并且在多個線程之間共享，因為該區(qū)域中存儲的數(shù)據(jù)不是線程安全的
• 堆棧區(qū)域 ：該組件還是JVM內(nèi)存的一部分，所有臨時變量都存儲在該內(nèi)存中。 該區(qū)域具有堆棧幀，并為每個線程分配一個幀。 隨著線程執(zhí)行的完成，相應(yīng)的幀也會被破壞。 堆棧區(qū)域是線程安全的，因為它不是共享資源，并且分為三個子實體，例如：
  • 局部變量數(shù)組

  該區(qū)域在方法調(diào)用和返回期間起著重要作用。

• PC（程序計數(shù)器）寄存器 ：該組件保存當前正在執(zhí)行的JVM指令的地址。 Java中的每個線程都有其自己的PC寄存器來保存當前執(zhí)行指令的地址
• 本機方法堆棧 ：此組件用另一種語言編寫，并保存本機方法信息。 Java中的每個線程都有一個單獨的本機方法堆棧

1.3.3執(zhí)行引擎

該組件執(zhí)行分配給運行時數(shù)據(jù)區(qū)域的字節(jié)碼，并具有三個主要子組件，即：

• 解釋器 ：此組件讀取字節(jié)碼指令并以順序方式執(zhí)行它們
• JIT（即時）編譯器 ：該組件抵消了解釋器執(zhí)行緩慢的缺點，并提高了性能。 JIT編譯器同時編譯字節(jié)碼的相似部分，從而減少了編譯所需的總時間。 該組件中的編譯器是指將JVM指令集轉(zhuǎn)換為特定于OS的指令集的轉(zhuǎn)換器
• 垃圾收集 ：此組件是執(zhí)行引擎的一部分，該引擎通過收集和刪除未引用的對象來釋放內(nèi)存

圖4：JVM中的執(zhí)行引擎

1.3.4本機方法接口（JNI）

該組件是一個編程框架，它允許Java代碼調(diào)用庫或本機應(yīng)用程序（即特定于系統(tǒng)的硬件和OS的程序）或由其調(diào)用。

1.3.5本機方法庫

該組件是執(zhí)行引擎所需的本機C，C ++庫的集合。

1.4 JVM與JRE與JDK

JDK，JRE和JVM是Java編程的三個重要關(guān)鍵字，許多開發(fā)人員未能將二者區(qū)分開。

• Java虛擬機（JVM） ：JVM是一種虛擬機，為執(zhí)行Java字節(jié)碼提供了運行時環(huán)境
• Java運行時環(huán)境（JRE） ：JRE是一個運行JVM的環(huán)境，并具有Java虛擬機在執(zhí)行時使用的類庫和其他文件。 換句話說，JRE = Java虛擬機（JVM）+運行該應(yīng)用程序的庫
• Java開發(fā)工具包（JDK） ：JDK是JRE的父集，具有JRE以及開發(fā)工具（如編譯器，調(diào)試器等）所包含的所有內(nèi)容。換句話說，JDK = Java運行時環(huán)境（JRE）+開發(fā)工具

這是JVM，JRE和JDK的圖形表示。

圖5：JVM，JRE和JDK表示形式

1.5如何編譯和執(zhí)行Java類？

本節(jié)將演示Java類的編譯和執(zhí)行 。 讓我們借助示例代碼片段來了解此過程。

1.5.1創(chuàng)建Java文件

打開操作系統(tǒng)命令提示符，我們將使用“記事本”創(chuàng)建一個簡單的Java類。 可以使用以下Java命令。

> notepad _sample_file_name_with_extension_

該命令提供以下輸出。

圖6：使用記事本創(chuàng)建Java文件

1.5.2編寫示例Java代碼

如圖6所示，該命令將打開一個記事本 ，開發(fā)人員可以將示例代碼添加到顯示虛擬輸出的Welcome.java文件中。 示例代碼如圖7所示， 成功執(zhí)行后將顯示問候消息。

圖7：添加示例代碼

1.5.3編譯Java類

將代碼保存在Welcome.java文件中后，開發(fā)人員將需要對其進行編譯 。 該編譯將生成Welcome.class文件，該文件又將生成一個.class文件。 要編譯該文件，可以使用以下Java命令。

> javac _Java_file_name_with_extension_

該命令提供以下輸出。

圖8：編譯文件

1.5.4執(zhí)行Java類

現(xiàn)在，開發(fā)人員將需要執(zhí)行生成的Welcome.class文件以顯示輸出。 要執(zhí)行該文件，可以使用以下Java命令。

> java _Compiled_file_name_with_extension_

該命令提供以下輸出。

圖9：執(zhí)行文件

這就是這篇文章的全部內(nèi)容。 學習愉快！

2.結(jié)論

在本教程中，我們對Java虛擬機（JVM）及其核心組件進行了概述。 本教程可以總結(jié)為：

• JVM是執(zhí)行Java代碼并通過將Java字節(jié)碼轉(zhuǎn)換為機器語言來產(chǎn)生輸出的虛擬機
• JIT編譯器是JVM的子組件，用于加快性能和執(zhí)行時間
• Java的執(zhí)行速度很慢 ，原因是：
  • 動態(tài)鏈接

但是，這些瓶頸性能問題在新的Java Development Kit（ JDK ）版本中得到了一定程度的解決。 開發(fā)人員可以在“ 下載”部分下載示例代碼片段。

3.下載源代碼

這是Java虛擬機（JVM）及其核心組件的概述教程。

下載
您可以在此處下載本教程的源代碼： JVM_Example

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2018/04/jvm-architecture-overview-of-jvm-and-jvm-architecture.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JVM体系结构：JVM和JVM体系结构概述的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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