Ausführliche Erläuterung der JVM-Architektur mit Bildern und Texten

Dieser Artikel erklärt die JVM-Architektur ausführlich mit Bildern und Text

JVM ist ein abstrakter Computer, der auf der StackArchitektur basiert. Er verfügt über einen eigenen Befehlssatz und eine eigene Speicherverwaltung Eine plattformübergreifende Java-Plattform. Auf dieser Grundlage interpretiert und führt die JVM den Bytecode aus oder kompiliert den Bytecode zur Ausführung in lokalen Code. Die Java Virtual Machine-Architektur ist wie folgt:

Klasse Datei

Klasse Datei ist eine Plattform- Unabhängige Binärdatei, enthält Bytecode, der von der JVM ausgeführt werden kann, wobei Multibytes in Big-Endian-Reihenfolge vorliegen und Zeichen eine verbesserte UTF-8-Codierung verwenden. Die Klassendatei beschreibt genau die Informationen einer Klasse oder Schnittstelle, einschließlich:

• KonstantePool: numerischer Wert und Zeichenfolge Literale Konstanten, Metadaten wie Klassennamen, Methodennamen, Parameter und verschiedene Symbole Referenzieren Sie die Bytecode-Anweisungen der Methode

• , die Anzahl der Parameter, lokale Variablen , maximale Operandenstapeltiefe, Ausnahme und andere Informationen

Klassenlader

Klassenlader, JVM ist dynamisch, wenn die Klasse verwendet wird beim ersten Laden, Verknüpfen und Initialisieren. Das Standardlademodell der JVM ist ein übergeordnetes Delegationsmodell. Es gibt eine Hierarchie von Eltern-Kind-Beziehungen zwischen Klassenladern und wird intern mithilfe von Komposition implementiert. Darüber hinaus gibt es andere Lademethoden, z. B. das Laden von Servlet. Es wird zunächst versucht, es selbst zu laden, und es wird dann an den oberen Lader delegiert, wenn eine Netzwerkabhängigkeit zwischen OSGI-Ladern besteht , und es gibt keine Die Unterscheidung zwischen oberen und unteren Ebenen ist relativ flexibel.

Laden

Laden besteht darin, die durch die Klassendatei dargestellte Klasse oder Schnittstelle zu nehmen und ein entsprechendes java.

lang.Class-Objekt im JVM-Methodenbereich zu erstellen , wie Class.forName(), ClassLoader.loadClass() und Reflection können das Laden von Klassen auslösen. Wenn das Laden einer Klasse ausgelöst wird, ist der detaillierte Prozess wie folgt:

• Überprüfen Sie, ob die Klasse geladen wurde

• Delegieren Sie die Ladeanforderung an die obere Klasse wird geladen

• Versuchen Sie,

  nach der Klasse zu suchen und sie zu laden

Wenn ClassLoader die Klasse nicht findet Datei im Klassenpfad, es wird eine ClassNotFound

Exception ausgelöst. Wenn Klasse A auf Klasse B verweist, wurde Klasse A erfolgreich geladen, aber die Klassendatei wird beim Laden von B nicht gefunden, es wird ein NoClassDefFoundError ausgelöst. JVM verfügt über die folgenden Klassenlader:

• Bootstrap ClassLoader, startet den Klassenlader und lädt die Java-Kern--Klassenbibliothek in jrelib

• Extension ClassLoader, Erweiterungsklassenlader, lädt Klassen in jrelibext

• System ClassLoader, Systemklassenlader, auch Anwendung

  Anwendungsklassenlader, lädt die Klassen in der CLASSPATH-Umgebungsvariablen

Links

Überprüfung: Stellen Sie die Richtigkeit der Klasse sicher Dateien.
Vorbereitung: Reservieren Sie Speicher für
• statische

  -Klassenfelder und initialisieren Sie sie mit Standardwerten. Es werden keine Bytecode-Anweisungen ausgeführt.

Lösung: Konvertieren Sie die Symbolreferenz in den Methodenbereich (Laufzeitkonstantenpool), um direkt auf die
Initialisierung

zu verweisen Ausführungsklasse Die Initialisierungsmethode, also das Zuweisen statischer Felder und das Ausführen statischer Blöcke, erfolgt in der Reihenfolge ihrer

-Definitionen und

s. Die statischen Felder der übergeordneten Klasse werden vor den statischen Feldern der Unterklasse initialisiert. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Klasse oder Schnittstelle in den Speicher geladen und die JVM stellt sicher, dass der gesamte Prozess threadsicher ist. Es ist zu beachten, dass der gesamte Prozess keine Instanzobjekte umfasst.

Laufzeitdatenbereich

• Methodenbereich: Thread-Freigabe, der den Laufzeitkonstantenpool, Klassenfeld- und Methodeninformationen, statische Variablen und Methodenbytecode speichert und die Logik des Heaps darstellt Komponente, die Speicherbereinigung für diesen Teil ist optional. Es ist erwähnenswert, dass Hotspot JVM den Inhalt dieses Teils des Speichers seit JDK8 angepasst hat. Die Zuordnung von Klassenmetadaten nutzt den lokalen Speicher und interne String und statische Klassenvariablen wurden in den Java-Heap verschoben .

• Laufzeitkonstantenpool: Spielt eine zentrale Rolle für die JVM und betrifft im Wesentlichen Methoden oder Felder. Die JVM sucht im Laufzeitkonstantenpool nach ihrer spezifischen Speicheradresse.

• Heap: Thread-Sharing, das Speichern von Instanzobjekten, Instanzvariablen und Arrays ist der Hauptbereich für die Speicherbereinigung.

• JVM-Stack: Privater Thread, der zum Speichern von Stapelrahmen verwendet wird. Wenn eine Methode aufgerufen wird, wird ein Stapelrahmen erstellt und auf den Stapel verschoben In:

• Lokale Variablentabelle: Beginnt bei 0, um diese, Methodenparameter und lokale Variablen zu speichern.

• Operandenstapel: Der Arbeitsbereich der Methode, Daten werden zwischen dem Operandenstapel und lokalen Variablen ausgetauscht und Zwischenergebnisse werden gespeichert. Die Tiefe des Operandenstapels kann bestimmt werden zur Kompilierzeit.

• Frame-Daten: Methodenrückgabewert, Ausnahmeversand und Verweis auf den Laufzeitkonstantenpool der Klasse, in der sich die aktuelle Methode befindet.

• PC-Register: Thread privat, speichert die aktuelle Befehlsadresse und zeigt nach der Ausführung auf die nächste Befehlsadresse.

• Nativer Methodenstapel: Thread privat, speichert lokale Methodeninformationen, C- oder C++-Stack.

Ausführungs-Engine

liest, übersetzt und führt Bytecode aus. Die JVM basiert auf einer Stapelarchitektur. Dieser Stapel ist der Operandenstapel und Bytecode-Anweisungen führen über ihn verschiedene Operationen aus. Es gibt auch registerbasierte virtuelle Maschinen.

• Interpreter, Übersetzung: Die Interpretation von Bytecode ist schneller, aber die Ausführung ist langsam. Der Nachteil besteht darin, dass jeder Methodenaufruf neu übersetzt und interpretiert werden muss.

• JIT-Compiler, Just-in-Time-Kompilierung: Finden Sie die häufig aufgerufenen Hotspot-Methoden im Programm heraus, kompilieren Sie den Bytecode in lokalen Code und verbessern Sie die Leistung.

• Garbage Collector: Recycelt ungültige Objekte, bestimmt, ob das Objekt recycelbar ist, und kann verschiedene Garbage-Collection-Algorithmen verwenden.

Lokale Methodenschnittstelle und Bibliothek

JNI, Aufruf lokaler Methoden, c/c++-Bibliothek, die von der Ausführungs-Engine benötigt wird.

Zusammenfassung

Zu den Mainstream-JVM-Implementierungen gehören Oracles Hotspot JVM, JRockit und IBMs JVM. Wenn es um JVM-Tuning geht, bezieht es sich standardmäßig auf Hotspot VM, was seine Beliebtheit zeigt. Heutzutage ist es etwas schwierig, sich mit Java zu beschäftigen, ohne die JVM -v- zu verstehen.
Um qualitativ hochwertigen Code zu schreiben, müssen Sie nicht nur die JVM verstehen, sondern auch umfassende grundlegende Computerkenntnisse wie Optimierung und Fehlerbehebung. Tatsächlich ist es ein Prozess des Erstellens, egal welche Sprache Sie verwenden und Verbesserung Ihres eigenen Computerwissenssystems.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonAusführliche Erläuterung der JVM-Architektur mit Bildern und Texten. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!