一次性聊透JVM架构设计，就算八股文也得会

有位小伙伴在我的粉丝群里面问我一个面试题，说面试被问对JVM的理解，不知道怎么回答，今天咱们来聊透，就算是八股文你也得会。另外，往期面试题解析中配套的文档我已经准备好，想获得的可以在我的煮叶简介中找到。

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先来看什么是JVM?

1、什么是JVM

JVM(Java Virtual Machine)其实是一套标准。通过定义虚拟机，像真实计算机一样，能够运行字节码指令。JVM的好处是可以屏蔽操作系统的细节， 使Java可以一次编写，到处运行。

实现JVM的厂商有很多，比如Hotspot、JRockit、IBM J9等等。今天我们重点来聊一聊主流的Hotspot，因为Oracle JDK与OpenJDK都是采用HotSpot VM。从源码层面说，它们俩基本上没什么区别。

2、JVM架构设计

下面我给大家详细介绍一下JVM的架构设计，总体来看HotSpot VM 主要由3个核心部分组成：

1. 类装载子系统(Class Loader Subsystem)。
2. 运行时数据区(Runtime Data Areas)。
3. 执行引擎(Execution Engine)。

那么Hotspot JVM架构细节和运行机制又是怎样的呢?首先，将编译好的.class文件装载到类加载子系统，它的主要功能是查找并验证类文件、完成相关内存空间的分配和对象赋值。

类文件加载到内存之后由运行时数据区来完成数据存储和数据交换。运行时数据区又分为线程共享内存区和线程隔离内存区。线程共享内存区包括方法区和堆区，它们是程序员能够通过编写代码直接操作的内存区，而线程隔离内存区包括栈区、程序计数器和本地方法栈，它们是完全由JVM来调度的内存区域。

首先来看方法区，它的主要功能是存储运行时常量池、字段和方法的元数据和类的的元数据。

而堆区呢，主要是用来存储Java对象的实例，也就是我们new的类都存在堆区。

栈区是通过线程的方式运行来加载各种方法。

程序计数器呢，是负责保存每个线程执行的方法的地址。

本地方法区是负责加载并运行native类型的方法。

这样，通过运行时数据区的五个内存区就能完成Java程序程序逻辑的执行和数据交换。接下来看执行引擎，它主要包含即时编辑器和垃圾回收器。

即时编译器，通俗地理解就是用来将字节码翻译成操作系统能够执行的CPU指令，可以通过JVM参数来设置选择解释执行或者是编译执行。

所谓解释执行就是直接将字节码作为源程序输入解释执行，不必等待编译器全部编译完成再执行，这样可以省去许多不必要的编译时间。

而编译执行就是就是由编译程序将目标代码一次性编译成目标程序，再由机器运行，执行效率更高，占用内存资源也更小。

在Hotspot的实现中默认是两种方式的组合。

垃圾回收器主要负责对运行时数据区的数据进行管理和回收，其实就是对各种垃圾回收算法的实现，总体来说有三种核心算法，分别是复制算法、标记清除算法和标记整理算法，这些算法的选择呢，我们可以通过JVM参数来设置。

最后，来看本地方法接口，也就是JNI技术。我们可以通过JNI来查找并调用C或C++实现的代码，还可以调用操作系统的动态链接库(DLL)等等。

3、总结

好了，通过对Hotspot架构的分析，相信各位小伙伴已经非常清晰地知道了JVM的运行原理。当然，在实际的开发过程中，我们可以通过配置JVM参数来对JVM进行调优，比如这些参数。

还可以通过一些常见的JDK命令来分析JVM的状态，查找问题的原因从而完成对JVM的调优，比如这些命令。

以上就是我对JVM的理解。

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