为什么把JAVA编译器称为JAVA虚拟机?

 java之所以可以跨平台,可以一次编译处处可以运行,就因为java虚拟机的存在

因为Java程序编译之后的代码不是能被硬件系统直接运行的代码,而是一种“中间码”——字节码。然后不同的硬件平台上安装有不同的Java虚拟机(JVM),由JVM来把字节码再“翻译”成所对应的硬件平台能够执行的代码。因此对于Java编程者来说,不需要考虑硬件平台是什么。所以Java可以跨平台。

java虚拟机相当于软件,运行在内存中,通过向内存“借出”一块内存区,从而划分出以下java虚拟机的基本结构。

 

java虚拟机基本结构

程序计数器:

  1. 每个线程拥有一个PC寄存器
  2. 在线程创建时创建
  3. 指向下一条指令的地址
  4. 执行本地方法时,PC的值为undefined

方法区又称非堆:

  1. 保存装载的类信息
  2.   类型的常量池
  3.   字段,方法信息
  4.   方法字节码
  5. 通常和永久区(Perm)关联在一起

本地方法栈:

  1. 当调用本地方法时,将进入此栈
  2. 调用本地方法接口
  3. 本地方法接口调用本地库(例如CAS方法,驱动程序的方法,不是java实现的代码)

  • 线程私有,生命周期和线程相同
  • 栈由一系列帧组成(因此Java栈也叫做帧栈)
  • 帧保存一个方法的局部变量、操作数栈、常量池指针
  • 每一次方法调用创建一个帧,并压栈

Java虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法被调用的时候都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。

在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常情况:

    (1)如果线程请求的栈深度太深,超出了虚拟机所允许的深度,就会出现StackOverFlowError(比如无限递归。因为每一层栈帧都占用一定空间,而 Xss 规定了栈的最大空间,超出这个值就会报错)

    (2)虚拟机栈可以动态扩展,如果扩展到无法申请足够的内存空间,会出现OOM

4.1  Java栈之局部变量表:包含参数和局部变量

    局部变量表存放了基本数据类型、对象引用和returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址)。其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间(slot),其余数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配。

例如,我写出下面这段代码:

package test03;
 2 
 3 /**
 4  * Created by smyhvae on 2015/8/15.
 5  */
 6 public class StackDemo {
 7     
 8     //静态方法
 9     public static int runStatic(int i, long l, float f, Object o, byte b) {
10         return 0;
11     }
12 
13     //实例方法
14     public int runInstance(char c, short s, boolean b) {
15         return 0;
16     }
17 
18 }

 

上方代码中,静态方法有6个形参,实例方法有3个形参。其对应的局部变量表如下:

java虚拟机基本结构

上方表格中,静态方法和实例方法对应的局部变量表基本类似。但有以下区别:实例方法的表中,第一个位置存放的是当前对象的引用。

Java没有寄存器,所有参数传递都是使用操作数栈 ,借助操作数栈实现运算。

  1. 和程序开发密切相关
  2. 应用系统对象都保存在Java堆中
  3. 所有线程共享Java堆
  4. 对分代GC来说,堆也是分代的
  5. GC管理的主要区域

byte,boolean(1 byte),short,char(2 bytes),int,float(4 bytes),long,double(8 bytes

Object ob = new Object();

在Java中,一个空Object对象的大小是8byte,这个大小只是保存堆中一个没有任何属性的对象的大小。这样在程序中完成了一个Java对象的生命,但是它所占的空间为:4byte(栈)+8byte(堆)。

Class NewObject {
    int count;
    boolean flag;
    Object ob;
}

因为所有的Java非基本类型的对象都需要默认继承Object对象,因此不论什么样的Java对象,其大小都必须是大于8byte。所以上述,其大小为:空对象大小(8byte)+int大小(4byte)+Boolean大小(1byte)+空Object引用的大小(4byte)=17byte。

但是因为Java在对对象内存分配时都是以8的整数倍来分,因此大于17byte的最接近8的整数倍的是24,因此此对象的大小为24byte。

这里需要注意一下基本类型的包装类型的大小。因为这种包装类型已经成为对象了,因此需要把他们作为对象来看待。包装类型的大小至少是12byte(声明一个空Object至少需要的空间),而且12byte没有包含任何有效信息,同时,因为Java对象大小是8的整数倍,因此一个基本类型包装类的大小至少是16byte。这个内存占用是很恐怖的,它是使用基本类型的N倍(N>2),有些类型的内存占用更是夸张(随便想下就知道了)。

堆的内存设置

  • 堆得内存由-Xms指定,默认是物理内存的1/64;最大的内存由-Xmx指定,默认是物理内存的1/4。
  • 默认空余的堆内存小于40%时,就会增大,直到-Xmx设置的内存。具体的比例可以由-XX:MinHeapFreeRatio指定
  • 空余的内存大于70%时,就会减少内存,直到-Xms设置的大小。具体由-XX:MaxHeapFreeRatio指定。

因此一般都建议把这两个参数设置成一样大,可以避免JVM在不断调整大小

栈的内存设置

-XSs

方法区内存设置

-XX:PermSize -XX:MaxPermSize

java虚拟机基本结构

java虚拟机基本结构

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