0. 前言
Java虚拟机（Java virtualmachine）实现了Java语言最重要的特征：即平台无关性。
平台无关性原理：编译后的 Java程序（.class文件）由 JVM执行。JVM屏蔽了与具体平台相关的信息，使程序可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。因此实现Java平台无关性。
本文主要介绍JVM中的架构知识，转载请注明出处：http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/51404589
1. JVM结构图
JVM = 类加载器 classloader+ 执行引擎 executionengine + 运行时数据区域 runtime data area
首先Java源代码文件被Java编译器编译为字节码文件，然后JVM中的类加载器加载完毕之后，交由JVM执行引擎执行。在整个程序执行过程中，JVM中的运行时数据区（内存）会用来存储程序执行期间需要用到的数据和相关信息。
因此，在Java中我们常常说到的内存管理就是针对这段空间进行管理（如何分配和回收内存空间）。
2. ClassLoader
classloader把硬盘上的class文件加载到JVM中的运行时数据区域，但是它不负责这个类文件能否执行，而这个是执行引擎负责的。
限于篇幅，类加载器的组织结构，加载类的机制原理等会在JVM——类加载器总结一文中描述。
双亲委派模型以及自定义类加载器会在JVM——自定义类加载器一文中描述。
3. 执行引擎
作用：执行字节码，或者执行本地方法。
4. Runtime DataArea
JVM运行时数据区 (JVM RuntimeArea)其实就是指 JVM在运行期间，其对JVM内存空间的划分和分配。JVM在运行时将数据划分为了以下几个区域来存储。
程序员写的所有程序都被加载到运行时数据区域中。
（图注：JDK1.7已经把常量池转移到堆里面了！）
PC寄存器（The pc Register）
（1）每一个Java线程都有一个PC寄存器，用以记录当前执行到哪个指令。
（2）PC寄存器是用于存储每个线程下一步将执行的JVM指令，如该方法是Java方法，则记录的是正在执行的虚拟机字节码地址，如该方法为native的，则计数器值为空。
（3）此内存区域是唯一一个在JVM中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
JVM栈（Java Virtual MachineStacks）
（1）JVM栈是线程私有的，每个线程创建的同时都会创建JVM栈，与程PC寄存器一样，JVM栈的生命周期也是与线程相同。
（2）本质上来讲，它就是个栈。里面存放的元素叫栈帧，栈帧好像很复杂的样子，其实它很简单！它里面具体存放的是执行的函数的一些数据，无非就是局部变量表（保存函数内部的变量）、操作数栈（执行引擎计算时需要），方法出口等等。
执行引擎每调用一个函数时，就为这个函数创建一个栈帧，并加入虚拟机栈。换个角度理解，每个函数从调用到执行结束，其实是对应一个栈帧的入栈和出栈。
（3）这个区域可能有两种异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常（如：将一个函数反复递归自己，最终会出现这种异常）。如果JVM栈可以动态扩展（大部分JVM是可以的），当扩展时无法申请到足够内存则抛出OutOfMemoryError异常。
（4）由于JVM栈是线程私有的，因此其在内存分配上非常高效，并且当线程运行完毕后，这些内存也就被自动回收。
本地方法栈（Native Method Stacks）
（1）本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用很相似，他们的区别在于虚拟机栈为执行Java代码方法服务，而本地方法栈是为Native方法服务。
（2）和JVM栈一样，这个区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
方法区（Method Area）
（1）在方法区中，存储了每个类的信息（包括类的名称、方法信息、字段信息）、静态变量、常量等。如，当程序中通过getName、isInterface等方法来获取信息时，这些数据都来源于方法区域。
（2）方法区域是全局共享的，比如每个线程度可以访问同一个类的静态变量对象。
（3）由于使用反射机制的原因，虚拟机很难推测哪个类信息不再使用，因此这块区域的回收很难！另外，对这块区域主要是针对常量池回收，值得注意的是JDK1.7已经把常量池转移到堆里面了。
（4）同样，当方法区无法满足内存分配需求时，会抛出OutOfMemoryError。下面演示一下造成方法区内的OOM场景。
执行之前，可以把虚拟机的参数-XXpermSize和-XX：MaxPermSize限制方法区大小。
//不断将字符串添加到常量池，最终导致内存不足抛出方法区的OOM
List<String> list =new ArrayList<String>();
int i =0;
while(true){
list.add(String.valueOf(i).intern());
}String的intern函数的作用就不多赘述了，在我这篇博文Java技术——你真的了解String类的intern()方法吗有所介绍。关于JDK1.6和JDK1.7之后常量池位置的变化对该函数的影响，也在链接文中阐述了。
运行时常量池（Runtime Constant Pool）
（1）存放类中固定的常量信息、方法和Field的引用信息等，其空间从方法区域（JDK1.7后为堆空间）中分配。
（2）Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量表(constant_pool table)，用于存放编译期已可知的常量，这部分内容将在类加载后进入方法区（永久代）存放。但是Java语言并不要求常量一定只有编译期预置入Class的常量表的内容才能进入方法区常量池，运行期间也可将新内容放入常量池（最典型的String.intern()方法）。
（3）当常量池无法在申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常，上面也分析过了。
Java堆
（1）Java堆（java heap）是JVM所管理的最大的一块内存。它是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。
（2）几乎所有的实例对象都是在这块区域中存放。（JIT编译器貌似不是这样的）。
（3）Java堆是垃圾收集管理的主要战场。所有Java堆可以细分为：新生代和老年代。再细致分就是把新生代分为：Eden空间、FromSurvivor空间、To Survivor空间。JVM具体的垃圾回收机制总结请查看我的另外一篇JVM——内存管理和垃圾回收。
（4）根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
5. 堆和栈的区别
这是一个非常常见的面试题，主要从以下几个方面来回答。
（1）各司其职
最主要的区别就是栈内存用来存储局部变量和方法调用。
而堆内存用来存储Java中的对象。无论是成员变量、局部变量还是类变量，它们指向的对象都存储在堆内存中。
（2）空间大小
栈的内存要远远小于堆内存，如果你使用递归的话，那么你的栈很快就会充满并产生StackOverFlowError。
关于如何设置堆栈内存的大小，可以查看JVM——内存管理和垃圾回收中的相关介绍。
（3）独有还是共享
栈内存归属于线程的私有内存，每个线程都会有一个栈内存，其存储的变量只能在其所属线程中可见。
而堆内存中的对象对所有线程可见，可以被所有线程访问。
（4）异常错误
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常。
如果JVM栈可以动态扩展（大部分JVM是可以的），当扩展时无法申请到足够内存则抛出OutOfMemoryError异常。
而堆内存没有可用的空间存储生成的对象，JVM会抛出java.lang.OutOfMemoryError。
以上便是关于JVM架构的相关知识。
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