本文首先介紹一下Java虛擬機器的生存周期，然後大致介紹JVM的體繫結構，最後對體繫結構中的各個部分進行詳細介紹。（ 首先這裡澄清兩個概念：JVM執行個體和JVM執行引擎執行個體，JVM執行個體對應了一個獨立啟動並執行java程式，而JVM執行引擎執行個體則對應了屬於使用者運行程式的線程；也就是JVM執行個體是進程層級，而執行引擎是線程層級的。）
一、 JVM的生命週期
JVM執行個體的誕生：當啟動一個Java程式時，一個JVM執行個體就產生了，任何一個擁有public static void main(String[] args)函數的class都可以作為JVM執行個體啟動並執行起點，既然如此，那麼JVM如何知道是運行class A的main而不是運行class B的main呢？這就需要顯式的告訴JVM類名，也就是我們平時運行java程式命令的由來，如java classA hello world,這裡java是告訴os運行Sun java 2 SDK的java虛擬機器，而classA則指出了運行JVM所需要的類名。
JVM執行個體的運行：main（）作為該程式初始線程的起點，任何其他線程均由該線程啟動。JVM內部有兩種線程：守護線程和非守護線程，main（）屬於非守護線程，守護線程通常由JVM自己使用，java程式也可以標明自己建立的線程是守護線程。JVM執行個體的消亡：當程式中的所有非守護線程都終止時，JVM才退出；若安全管理器允許，程式也可以使用Runtime類或者System.exit()來退出。
二、JVM的體繫結構
粗略分來，JVM的內部體繫結構分為三部分，分別是：類裝載器（ClassLoader）子系統，運行時資料區，和執行引擎。 下面將先介紹類裝載器，然後是執行引擎，最後是運行時資料區
1，類裝載器，顧名思義，就是用來裝載.class檔案的。JVM的兩種類裝載器包括：啟動類裝載器和使用者自訂類裝載器，啟動類裝載器是JVM實現的一部分，使用者自訂類裝載器則是Java程式的一部分，必須是ClassLoader類的子類。（下面所述情況是針對Sun JDK1.2）
動類裝載器：只在系統類別(java API的類檔案)的安裝路徑尋找要裝入的類
使用者自訂類裝載器：
系統類別裝載器：在JVM啟動時建立，用來在CLASSPATH目錄下尋找要裝入的類其他使用者自訂類裝載器：這裡有必要先說一下ClassLoader類的幾個方法，瞭解它們對於瞭解自訂類裝載器如何裝載.class檔案至關重要。
protected final Class defineClass(String name, byte data[], int offset, int length)
protected final Class defineClass(String name, byte data[], int offset, int length, ProtectionDomain protectionDomain);
protected final Class findSystemClass(String name)
protected final void resolveClass(Class c)
defineClass用來將二進位class檔案（新類型）匯入到方法區,也就是這裡指的類是使用者自訂的類（也就是負責裝載類）
findSystemClass通過類型的全限定名，先通過系統類別裝載器或者啟動類裝載器來裝載，並返回Class對象。
ResolveClass: 讓類裝載器進行串連動作（包括驗證，分配記憶體初始化，將類型中的符號引用解析為直接引用），這裡涉及到java命名空間的問題，JVM保證被一個類裝載器裝載的類所引用的所有類都被這個類裝載器裝載，同一個類裝載器裝載的類之間可以相互訪問，但是不同類裝載器裝載的類看不見對方，從而實現了有效屏蔽。
2， 執行引擎：它或者在執行位元組碼，或者執行本地方法
要說執行引擎，就不得不的指令集，每一條指令包含一個單位元組的作業碼，後面跟0個或者多個運算元。
（一）指令集以棧為設計中心，而非以寄存器為中心這種指令集設計如何滿足Java體系的要求：
平台無關性：以棧為中心使得在只有很少register的機器上實現java更便利compiler一般採用stack向串連最佳化器傳遞編譯的中間結果，若指令集以stack為基礎，則有利於運行時進行的最佳化工作與執行即時編譯或者自適應最佳化的執行引擎結合，通俗的說就是使編譯和運行用的資料結構統一，更有利於最佳化的開展。
網路移動性：class檔案的緊湊性。
安全性：指令集中絕大部分作業碼都指明了操作的類型。（在裝載的時候使用資料流分析期進行一次性驗證，而非在執行每條指令的時候進行驗證，有利於提高執行速度）。
（二）執行技術
主要的執行技術有:解釋，即時編譯，自適應最佳化、晶片級直接執行其中解釋屬於第一代JVM，即時編譯JIT屬於第二代JVM，自適應最佳化（目前Sun的HotspotJVM採用這種技術）則吸取第一代JVM和第二代JVM的經驗，採用兩者結合的方式
自適應最佳化：開始對所有的代碼都採取解釋執行的方式，並監視代碼執行情況，然後對那些經常調用的方法啟動一個後台線程，將其編譯為本地代碼，並進行仔細最佳化。若方法不再頻繁使用，則取消編譯過的代碼，仍對其進行解釋執行。
3，運行時資料區：主要包括：方法區，堆，java棧，PC寄存器，本地方法棧
（1）方法區和堆由所有線程共用
堆：存放所有程式在運行時建立的對象
方法區：當JVM的類裝載器載入.class檔案，並進行解析，把解析的類型資訊放入方法區。
（2）Java棧和PC寄存器由線程獨享，在新線程建立時間裡
（3）本地方法棧： 儲存本地方法調用的狀態
上邊總體介紹了運行時資料區的主要內容，下邊進行詳細介紹，要介紹資料區，就不得不說明JVM中的資料類型。
JVM中的資料類型：JVM中基本的資料單元是word,而word的長度由JVM具體的實現者來決定
資料類型包括基本類型和參考型別，
（1）基本類型包括：數實值型別(包括除boolean外的所有的java基礎資料型別 (Elementary Data Type))，boolean（在JVM中使用int來表示，0表示false，其他int值均表示true）和returnAddress（JVM的內部類型，用來實現finally子句）。
（2）參考型別包括：數群組類型，類類型，介面類型
前邊講述了JVM中資料的表示，下面讓我們輸入到JVM的資料區
首先來看方法區：
上邊已經提到，方法區主要用來儲存JVM從class檔案中提取的類型資訊，那麼類型資訊是如何儲存的呢？眾所周知，Java使用的是大端序（big?endian:即低位元組的資料存放區在高位記憶體上，如對於1234，12是高位元據，34為低位元據，則java中的儲存格式應該為12存在記憶體的低地址，34存在記憶體的高地址，x86中的儲存格式與之相反）來儲存資料，這實際上是在class檔案中資料的儲存格式，但是當資料倒入到方法區中時，JVM可以以任何方式來儲存它。
類型資訊：包括class的全限定名，class的直接父類，類類型還是介面類型，類的修飾符（public,等），所有直接父介面的列表，Class對象提供了訪問這些資訊的視窗（可通過Class.forName(“”)或instance.getClass()獲得），下面是Class的方法，相信大家看了會恍然大悟，（原來如此J）
getName(), getSuperClass(), isInterface(), getInterfaces(), getClassLoader();
static變數作為類型資訊的一部分儲存
指向ClassLoader類的引用：在動態串連時裝載該類中引用的其他類
指向Class類的引用：必然的，上邊已述
該類型的常量池：包括直接常量（String，integer和float point常量）以及對其他類型、欄位和方法的符號引用（注意：這裡的常量池並不是普通意義上的儲存常量的地方，這些符號引用可能是我們在編程中所接觸到的變數），由於這些符號引用，使得常量池成為java程式動態串連中至關重要的部分
欄位資訊：普通意義上的類型中聲明的欄位
方法資訊：類型中各個方法的資訊
編譯期常量：指用final聲明或者用編譯時間已知的值初始化的類變數
class將所有的常量複製至其常量池或者其位元組碼流中。
方法表：一個數組，包括所有它的執行個體可能調用的執行個體方法的直接引用（包括從父類中繼承來的）
除此之外，若某個類不是抽象和本地的，還要儲存方法的位元組碼，運算元棧和該方法的棧幀，異常表。
舉例：
class Lava{
private int speed = 5;
void flow(){}
class Volcano{
public static void main(String[] args){
Lava lava = new Lava();
lava.flow();
}
}
運行命令java Volcano;
（1）JVM找到Volcano.class倒入，並提取相應的類型資訊到方法區。通過執行方法區中的位元組碼，JVM執行main（）方法，（執行時會一直儲存指向Vocano類的常量池的指標）
（2）Main（）中第一條指令告訴JVM需為列在常量池第一項的類分配記憶體（此處再次說明了常量池並非只儲存常量資訊），然後JVM找到常量池的第一項，發現是對Lava類的符號引用，則檢查方法區，看Lava類是否裝載，結果是還未裝載，則尋找“Lava.class”,將類型資訊寫入方法區，並將方法區Lava類資訊的指標來替換Volcano原常量池中的符號引用，即用直接引用來替換符號引用。
（3）JVM看到new關鍵字，準備為Lava分配記憶體，根據Volcano的常量池的第一項找到Lava在方法區的位置，並分析需要多少對空間，確定後，在堆上分配空間，並將speed變數初始為0，並將lava對象的引用壓到棧中
（4）調用lava的flow（）方法
好了，大致瞭解了方法區的內容後，讓我們來看看堆
java對象的堆實現：
java對象主要由執行個體變數（包括自己所屬的類和其父類聲明的）以及指向方法區中類資料的指標，指向方法表的指標，對象鎖（非必需）， 等待集合（非必需），GC相關的資料（非必需）（主要視GC演算法而定，如對於標記並清除演算法，需要標記對象是否被引用，以及是否已調用finalize（）方法）。
那麼為什麼java對象中要有指向類資料的指標呢？我們從幾個方面來考慮
首先：當程式中將一個對象引用轉為另一個類型時，如何檢查轉換是否允許？需用到類資料
其次：動態綁定時，並不是需要參考型別，而是需要運行時類型，
這裡的迷惑是：為什麼類資料中儲存的是實際類型，而非參考型別？這個問題先留下來，我想在後續的讀書筆記中應該能明白
指向方法表的指標：這裡和C++的VTBL是類似的，有利於提高方法調用的效率
對象鎖：用來實現多個線程對共用資料的互斥訪問
等待集合：用來讓多個線程為完成共同目標而協調功過。（注意Object類中的wait(),notify(),notifyAll()方法）。
Java數組的堆實現：數組也擁有一個和他們的類相關聯的Class執行個體，具有相同dimension和type的數組是同一個類的執行個體。數組類名的表示：如[[Ljava/lang/Object 表示Object[][]，[I表示int[]，[[[B表示byte[][][]
至此，堆已大致介紹完畢，下面來介紹程式計數器和java棧
程式計數器：為每個線程專屬，線上程啟動時建立，
若thread執行java方法，則PC儲存下一條執行指令的地址。
若thread執行native方法，則Pc的值為undefined
Java棧：java棧以幀為單位儲存線程的運行狀態，java棧只有兩種操作，幀的壓棧和出棧。
每個幀代表一個方法，java方法有兩種返回方式，return和拋出異常，兩種方式都會導致該方法對應的幀出棧和釋放記憶體。
幀的組成：局部變數區（包括方法參數和局部變數，對於instance方法，還要首先儲存this類型，其中方法參數按照聲明順序嚴格放置，局部變數可以任意放置），運算元棧，幀資料區（用來協助支援常量池的解析，正常方法返回和異常處理）。
本地方法棧：依賴於本地方法的實現，如某個JVM實現的本地方法借口使用C串連模型，則本地方法棧就是C棧，可以說某線程在調用本地方法時，就進入了一個不受JVM限制的領域，也就是JVM可以利用本地方法來動態擴充本身。
