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java虚拟机存在于哪里,它的功能是什么?

2024-05-14 04:39:19 | 我爱编程网

今天我爱编程网小编为大家带来了java虚拟机存在于哪里,它的功能是什么?,希望能帮助到大家,一起来看看吧!

本文目录一览:

java虚拟机存在于哪里,它的功能是什么?

java虚拟机工作原理?

从宏观上介绍一下Java虚拟机的工作原理。从最初编写的Java源文件(.java文件)是如何一步步执行的,如下图所示,首先Java源文件经过前端编译器(javac或ECJ)将.java文件编译为Java字节码文件,然后JRE加载Java字节码文件,载入系统分配给JVM的内存区,然后执行引擎解释或编译类文件,再由即时编译器将字节码转化为机器码。主要介绍下图中的类加载器和运行时数据区两个部分。

(1)类加载指将类的字节码文件(.class)中的二进制数据读入内存,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在堆上创建java.lang.Class对象,封装类在方法区内的数据结构。类加载的最终产品是位于堆中的类对象,类对象封装了类在方法区内的数据结构,并且向JAVA程序提供了访问方法区内数据结构的接口。如下是类加载器的层次关系图。我爱编程网

启动类加载器(BootstrapClassLoader):在JVM运行时被创建,负责加载存放在JDK安装目录下的jre\lib的类文件,或者被-Xbootclasspath参数指定的路径中,并且能被虚拟机识别的类库(如rt.jar,所有的java.*开头的类均被Bootstrap ClassLoader加载)。启动类无法被JAVA程序直接引用。

扩展类加载器(Extension ClassLoader):该类加载器负责加载JDK安装目录下的\jre\lib\ext的类,或者由java.ext.dirs系统变量指定路径中的所有类库,开发者也可以直接使用扩展类加载器。

应用程序类加载器(AppClassLoader):负责加载用户类路径(Classpath)所指定的类,开发者可以直接使用该类加载器,如果应用程序中没有定义过自己的类加载器,该类加载器为默认的类加载器。

用户自定义类加载器(User ClassLoader):JVM自带的类加载器是从本地文件系统加载标准的java class文件,而自定义的类加载器可以做到在执行非置信代码之前,自动验证数字签名,动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类,从特定的场所(数据库、网络中)取得java class。

注意如上的类加载器并不是通过继承的方式实现的,而是通过组合的方式实现的。而JAVA虚拟机的加载模式是一种委派模式,如上图中的1-7步所示。下层的加载器能够看到上层加载器中的类,反之则不行。类加载器可以加载类但是不能卸载类。说了一大堆,还是感觉需要拿点代码说事。

首先先定义自己的类加载器MyClassLoader,继承自ClassLoader,并覆盖了父类的findClass(String name)方法,如下:

利用定义的类加载器加载指定的字节码文件,如通过MyClassLoader加载C:\\Users\\Administrator\\下的Test.class字节码文件,代码如下所示:

(2)运行时数据区

字节码的加载第一步,其后分别是认证、准备、解析、初始化,那么这些步骤又具体做了哪些工作,如下图所示:

(3)如下将介绍运行时数据区,主要分为方法区、Java堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。其中方法区和Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,而虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程私有的内存区。

Java堆:Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块,被进程的所有线程共享,在虚拟机启动时被创建。该区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存,随着JIT编译器的发展与逃逸分支技术逐渐成熟,栈上分配、标量替换等优化技术使得对象在堆上的分配内存变得不是那么“绝对”。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。由于现在的收集器基本都采用分代收集算法,所以Java堆中还可以分为老年代和新生代(Eden、From Survivor、To Survivor)。根据Java虚拟机规范,Java堆可以处于物理上不连续的内存空间,只要逻辑上连续即可。该区域的大小可以通过-Xmx和-Xms参数来扩展,如果堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法扩展,将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区:用于存储被Java虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。不同于Java堆的是,Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松,可以选择不实现垃圾收集。但并非数据进入了方法区就“永久”存在了,这区域内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。如果该区域内存不足也会抛出OutOfMemoryError异常。

常量池:这个名词可能大家也经常见,是方法区的一部分。Class文件除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息就是常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。Java虚拟机运行期间,也可能将新的常量放入常量池(如String类的intern()方法)。

虚拟机栈:线程私有,生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法在执行时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。如果请求的站深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常,虚拟机栈在动态扩展时如果无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

过最简单的一段代码解释一下,程序在运行时数据区个部分的变化情况。

(4)通过编译器将Test.java文件编译为Test.class,利用javap -verbose Test.class对编译后的字节码进行分析,如下图所示:

(5)看看运行时数据区的变化:

java虚拟机存在于哪里,它的功能是什么?

java虚拟机存在于哪里,它的功能是什么?

java虚拟机实际上只是一层接口,一层Java程序和操作系统通讯的接口。如果你装了jre,那么在\jre\bin\server目录下有一个jvm.dll,这就是那个接口。执行Java程序的时候,java.exe就是通过这个链接库和操作系统打交道的。换句话说它就是附加到\jre\bin\java.exe上,辅助java.exe执行的。当然这是在Windows上,在其他操作系统上的文件格式不一样,但是作用都是辅助java.exe和操作系统打交道的。

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Java 程序为何要运行在 jvm 虚拟机上?

Java程序需要运行在JVM(Java虚拟机)上,主要有以下几个原因:

1. 平台无关性:Java程序编写的代码是平台无关的,这意味着只要源代码相同,就可以在不同的平台上运行。这是通过将Java源代码编译成字节码文件(.class文件),然后JVM解释执行这些字节码来实现的。这样,只要在不同的平台上安装有相同版本的JVM,就可以运行相同的Java程序。

2. 内存管理:Java程序使用垃圾回收机制来自动管理内存,这避免了程序员手动分配和回收内存的复杂性。当程序不再使用时,JVM会自动回收其占用的内存资源,从而确保了程序的稳定性和可靠性。

3. 安全性:JVM提供了多种安全特性,如类加载器、安全管理器等,可以防止恶意代码对系统造成破坏。此外,JVM还可以限制程序的访问权限,确保敏感信息不会被泄露。

4. 性能优化:JVM可以根据程序的实际需求,对字节码进行即时编译(JIT)或解释执行,从而实现不同程度的性能优化。这有助于提高Java程序的运行速度和响应时间。

5. 多线程支持:Java程序可以通过创建多个线程来实现并发编程,从而提高程序的执行效率。JVM为多线程编程提供了成熟的支持,包括线程同步、死锁处理等功能。

总之,Java程序运行在JVM上,可以实现跨平台、安全、高效、易维护的软件开发目标。

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