java-jvm(一)（jvm和java）
一、JVM
（1）基本概念
JVM是可运行Java代码的假象计算机，包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互。
（2）运行过程
我们都知道Java源文件，通过编译器，能够产生相应的.Class文件，也就是字节码文件，而字节码文件又通过Java虚拟机中的解释器，编译成特定机器上的机器码。
也就如下：
① Java源文件——->编译器——->字节码文件
② 字节码文件——->JVM——->机器码
每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机是相同的，这也就是Java为什么能够跨平台的原因了，当一个程序从开始运行，这时虚拟机就开始实例化了，多个程序启动就会存在多个虚拟机实例。程序退出或关闭，则虚拟机实例之间数据不能共享。
1.1 线程
这里所说的线程指程序执行过程中的一个线程实体。JVM允许一个应用并发执行多个线程。Hotspot JVM中的Java线程与原生操作系统线程有直接的映射关系。当线程本地存储、缓冲区分配、同步对象、栈、程序计数器等准备好以后，就会创建一个操作系统原生线程。Java线程结束，原生线程随之被收回。操作系统负责调度所有线程，并把它们分配到任何可用的CPU上。当原生线程初始化完毕，就会调用Java线程的run()方法。当线程结束时，会释放原生线程和Java线程的所有资源。
Hotspot JVM后台运行的系统线程主要有下面几个：
虚拟机线程 （VM thread） | 这个线程等待JVM到达安全点操作出现。这些操作必须要在独立的线程里执行，因为当堆修改无法进行时，线程都需要JVM位于安全点。这写操作的类型有：stop-the-world垃圾回收、线程栈dump、线程暂停、线程偏向锁（biased locking）解除。 |
周期性任务线程 | 这线程负责定时器事件（也就是中断），用来调度周期性操作的执行。 |
Gc线程 | 这些线程支持JVM中不同的垃圾回收活动。 |
编译器线程 | 这些线程在运行时将字节码动态编译成本地平台相关的机器码。 |
信号分发线程 | 这个线程接受发送到JVM的信号并调用适当的JVM方法处理。 |
1.2 JVM内存区域
JVM内存区域主要分为线程私有区域【程序计数器、虚拟机栈、本地方法区】、线程共享区【JAVA堆、方法区】、直接内存。
线程私有数据区域生命周期与线程相同，依赖用户线程的启动/结束而创建/销毁（在Hostpot VM内，每个线程都与操作系统的本地线程直接映射，因此这部分内存区域的存与否跟随本地线程的生/死对应）。
线程共享区域随虚拟机的启动/关闭而创建/销毁。
直接内存并不是JVM运行时数据区的一部分，但也会被频繁的使用：在JDK1.4引入的NIO提供了基于Channel与Buffer的IO方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后使用DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作（详见：Java I/O 扩展），这样就避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据，因此在一些场景中可以显著提供性能。
1.2.1 程序计数器（线程私有）
一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的程序计数器，这类内存也称为“线程私有”内存。
正在执行Java方法的话，计数器记录的虚拟机字节码指令的地址（当前指令的地址）。如果还是Native方法，则为空。
这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
1.2.2 虚拟机栈
是描述Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一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。
栈帧是用来存储数据和部分过程结果的数据结构，同时也被用来处理动态链接、方法返回值和异常分派。栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成（抛出了在方法内未被捕获的异常）都算作方法结束。
1.2.3 本地方法区
本地方法区和Java Stack作用类似，区别是虚拟机栈为执行Java方法服务，而本地方法栈则为Native方法服务，如果一个VM实现使用C-linkage模型来支持Native调用，那么该栈将会是一个C栈，但HotSpot VM直接就把本地方法栈与虚拟机栈合二为一。
1.2.4 堆（Heap-线程共享）-运行时数据区
是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在Java堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代VM采用分代收集算法，因此Java堆从GC的角度还可以细分为：新生代（Eden区、From Survivor区和To Survivor区）和老年代。
1.2.5 方法区/永生代（线程共享）
即我们常说的永久代，用于存储被JVM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。HotSpot VM把GC分代收集扩展至方法区，即使用Java堆的永久代来实现方法区，这样HotSpot的垃圾收集器就可以像管理Java堆一样管理这部分内存，而不必为方法区开发专门的内存管理器（永久代的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载，因为收益一般很小）。
运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。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池（Constant Pool Table），用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。Java虚拟机对Class文件的每一部分（包括常量池）的格式都有严格的规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求，这样才会被虚拟机认可、装载和执行。