JVM adalah teras operasi program Java, termasuk kawasan data runtime, mekanisme pemuatan kelas, enjin pelaksanaan bytecode dan mekanisme pengumpulan sampah. 1. Kawasan data runtime termasuk kawasan kaedah (metaspace selepas JDK8), timbunan (digunakan untuk menyimpan contoh objek dan melakukan koleksi sampah), timbunan (simpan maklumat kaedah panggilan), Stack Kaedah Tempatan (menyokong kaedah asli) dan kaunter program (merekodkan alamat arahan semasa). 2. Mekanisme pemuatan kelas terdiri daripada tiga kelas, bootstrap, lanjutan dan aplikasi. Ia mengikuti model delegasi induk dan melalui lima peringkat: pemuatan, pengesahan, penyediaan, parsing dan inisialisasi seterusnya untuk memastikan keselamatan dan keunikan pemuatan kelas. 3. Enjin pelaksanaan bytecode menjalankan kod melalui pelaksanaan tafsiran dan kompilasi masa nyata (JIT). Hotspot menggunakan JIT untuk mengoptimumkan kod hotspot secara dinamik untuk meningkatkan prestasi. 4. Mekanisme pengumpulan sampah mengamalkan algoritma seperti mark-clearing, menyalin, mark-collation. JVM moden menggunakan strategi pengumpulan generasi untuk membahagikan timbunan ke generasi baru dan generasi lama, dan mengadopsi algoritma GC yang sesuai. Pengumpul yang lebih cekap seperti G1 dan ZGC boleh dipilih mengikut kekerapan dan masa GC penuh. Menguasai empat modul teras ini membantu menulis aplikasi Java yang cekap dan stabil dan menyelesaikan masalah prestasi.

Mesin Maya Java (JVM) adalah teras operasi program Java. Ia bertanggungjawab untuk memuatkan kelas, melaksanakan bytecode, dan menguruskan sumber runtime program. Memahami seni bina JVM membantu menulis aplikasi Java yang lebih cekap dan stabil, dan juga dapat memberikan bantuan kritikal ketika menyelesaikan masalah prestasi.

1. JVM Kawasan Data Runtime: Struktur Asas Program Menjalankan

Apabila menjalankan program Java, JVM membahagikan pelbagai bidang memori, masing -masing menganggap tanggungjawab yang berbeza:

• Kawasan Kaedah : Maklumat kelas kedai, kolam tetap, pembolehubah statik, dan lain -lain. Dalam JDK8 dan kemudian, bahagian ini digantikan dengan MetaSpace.
• Heap : Ini adalah kawasan yang dikongsi oleh semua benang, terutamanya digunakan untuk menyimpan contoh objek. Kitar semula sampah terutamanya berlaku di sini.
• Stack : Setiap benang mempunyai timbunan sendiri, yang mengandungi pelbagai bingkai timbunan. Setiap bingkai timbunan sepadan dengan panggilan kaedah, menjimatkan pembolehubah tempatan dan susunan operan, dll.
• Stack Kaedah Asli : Digunakan untuk menyokong pelaksanaan kaedah asli.
• Daftar Kaunter Program : Rekod alamat arahan bytecode yang dilaksanakan oleh benang semasa.

Memahami peranan kawasan ini dapat membantu anda mencari masalah seperti OutofMemoryError atau Stackoverflowerror lebih cepat.

2. Mekanisme pemuatan kelas: Dari fail kelas ke kelas dalam ingatan

JVM tidak memuat semua kelas ke dalam ingatan dari awal, tetapi memuatkannya apabila diminta. Proses ini disiapkan oleh loader kelas (ClassLoader) dan terutamanya termasuk tiga bahagian:

• Bootstrap ClassLoader : Bertanggungjawab memuatkan perpustakaan kelas teras JDK, seperti kandungan dalam rt.jar .
• Extension ClassLoader : Memuatkan kelas dalam direktori jre/lib/ext atau kelas dengan laluan yang ditentukan.
• Aplikasi ClassLoader : Juga dikenali sebagai Loader Kelas Sistem, yang bertanggungjawab untuk memuatkan kelas pada ClassPath Pengguna.

Proses pemuatan kelas termasuk lima peringkat: pemuatan, pengesahan, penyediaan, parsing, dan permulaan. Antaranya, "model delegasi induk" adalah konsep penting, yang memastikan kelas tidak dimuatkan berulang kali dan juga meningkatkan keselamatan.

Sebagai contoh, apabila anda menulis kelas java.lang.String adat, JVM tidak akan menggunakan versi anda, tetapi lebih suka menggunakan kelas standard yang disediakan oleh loader bootstrap.

3. Enjin Pelaksanaan Bytecode: Bagaimana JVM Run Code

Kod sumber Java dikumpulkan ke bytecode ( .class file) dan kemudian dilaksanakan oleh JVM. Terdapat dua cara utama untuk melaksanakan JVM:

• Penjelasan Pelaksanaan : Baca Bytecode satu demi satu dan laksanakannya.
• Penyusunan Segera (JIT) : Menyusun kod hotspot (sering dilaksanakan kod) ke dalam kod mesin tempatan untuk meningkatkan kecekapan pelaksanaan.

Mesin maya Hotspot mengandungi pengkompil JIT, yang akan mengoptimumkan kod secara dinamik semasa operasi. Sebagai contoh, kod dalam badan gelung lebih mudah dikumpulkan ke dalam kod mesin, dengan itu meningkatkan prestasi.

Di samping itu, enjin pelaksanaan juga berfungsi bersempena dengan sistem pengumpulan sampah untuk mengurus peruntukan memori dan kitar semula secara automatik.

4. Mekanisme Pengumpulan Sampah: Siapa yang akan membersihkan objek yang tidak digunakan?

JVM secara automatik menguruskan memori, dan terasnya terletak pada mekanisme pengumpulan sampah (GC). Tugas utama GC adalah untuk mengenal pasti dan mengitar semula objek yang tidak lagi digunakan dan memori percuma.

Algoritma pengumpulan sampah biasa adalah:

• Mark-Clear (Mark-Sweep)
• Menyalin
• Mark-Compact

JVM moden menggunakan strategi pengumpulan generasi, biasanya membahagikan timbunan ke generasi muda dan generasi lama, dan generasi yang berbeza menggunakan algoritma GC yang berbeza.

Sebagai contoh, kitaran hayat objek generasi baru adalah pendek, yang sesuai untuk algoritma replikasi; Masa hidup objek generasi lama adalah panjang, yang sesuai untuk menandakan dan menyusun.

Jika anda mendapati bahawa anda menggunakan GC penuh kerap atau GC terlalu lama, anda mungkin perlu menyesuaikan saiz timbunan atau memilih pemungut sampah yang lebih sesuai, seperti G1, ZGC, dll.

Pada dasarnya itu sahaja. Senibina JVM nampaknya rumit, tetapi selagi anda memahami modul teras ini, anda boleh mempunyai pemahaman yang jelas tentang mekanisme menjalankan program Java.

Atas ialah kandungan terperinci Menyelam jauh ke dalam seni bina mesin maya Java. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!