Java背後的秘密之虛擬機器的組成組件02

        想要深入學習Java虛擬機器的知識，首先得看一看虛擬機器的組成組件。它有哪幾部分構成，各部分都有什麼作用與聯絡。我們都知道Java虛擬機器是類比了一台硬體電腦，可以想象成Java虛擬機器就是一台硬體電腦，它擁有記憶體、cpu、輸入/輸出、網卡等。下面這張圖片展示了虛擬機器的組成：

        Java一推出，就打著跨平台的旗號。其原理就是將目標檔案編譯成Java位元組碼檔案，通過虛擬機器去解釋執行，最終會被編譯成目標系統對應的指令。比如Windows、Linux、Mac OS平台上都有SUN實現的虛擬機器，但是每個平台去解釋其位元組碼檔案時，位元組碼檔案都是一樣的，只是最終產生的底層機器指令不一樣。由此可見，Java跨平台是令人可笑的，但是這種思想卻是偉大的。這也是很多人抱怨Java語言效率低的問題源頭。

中，JVM主要包括兩個子系統和兩個組件。兩個子系統分別是CLASS LOADER（類裝載器）子系統和EXECUTION ENGINE（執行引擎）子系統。兩個組件分別是RUNTIME DATA AREA（運行時資料區域）和NATIVE INTERFACE（本地介面）組件。

CLASS LOADER子系統：這個可以想象成硬體電腦中的I/O裝置，根據給定的全限定名類名（如java.lang.Object）來裝載class檔案的內容到RUNTIME DATA AREA中的METHOD AREA（方法地區）。Java程式員可以繼承java.lang.ClassLoader類來寫自己的ClassLoader。 

EXECUTION ENGINE子系統：這個可以想象成一台電腦的CPU，執行Java編譯後的.class檔案中的指令。JVM有很多種實現，如SUN公司的JDK、IBM的JDK、開源的opensdk、Android的dalvik虛擬機器。任何JVM的實現JDK核心都是EXECUTION ENGINE子系統，不同JDK的好壞主要就是取決於各自實現的EXECUTION ENGINE的好壞。

NATIVE INTERFACE組件：這個可以想象成電腦中的網卡，做過Android的可能知道JNI，本地介面組件就是允許Java去調用底層C、C++的一些實現，與本地的一些類庫去互動。當調用native方法的時候，就進入了一個全新的並且不再受Java虛擬機器限制的世界，所以也很容易出現JVM無法控制的native heap OutOfMemory。

RUNTIME DATA AREA組件：這個可以想象成電腦中的記憶體，也是我們常說的JVM記憶體，它通常分為5個部分： 
1.METHOD AREA方法區：被裝載的Java類資訊，也就是位元組碼資訊存放於此； 
2.JAVA STACK棧空間：用於存放每個啟動並執行Java線程的局部變數、運算元、中間結果、以及執行內容資訊（JDK5.0之前大小為256K，之後為1M）； 
3.NATIVE METHOD STACK本地方法棧：儲存本地方法進入地區地址； 
4.HEAP堆空間：用來存放Java執行個體對象； 
5.PROGRAM COUNTER REGISTER程式計數器：每一個Java線程都有它自己的PC寄存器，也是該線程啟動時建立的。PC寄存器的內容總是指向下一條將被執行指令的地址，這裡的地址可以是一個本地指標，也可以是在方法區中相對應於該方法起始指令的位移量； 

以上5部分只有HEAP和METHOD AREA是被所有線程共用使用的；而其他三個都是以線程為粒度的，每個線程獨自擁有自己的部分。

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