介紹
JVM 是 Java Virtual Machine(Java 虛擬機)的縮寫,JVM 是一種用於計算設備的規范,它是一個虛構出來的計算機,是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的。
JVM所處位置：從下圖可以看出JVM 是運行在操作系統之上的,與硬件沒有直接的交互
JVM結構圖體系
堆（Heap)
Java堆（Java Heap）是Java虛擬機所管理的內存中最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啟動時創建。此內存區域的唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這里分配內存。Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，因此很多時候也被稱做“GC堆”。如果從內存回收的角度看，由於現在收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java堆中還可以細分為：新生代和老年代；再細致一點的有Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間等。根據Java虛擬機規范的規定，Java堆可以處於物理上不連續的內存空間中，只要邏輯上是連續的即可，就像我們的磁盤空間一樣。在實現時，既可以實現成固定大小的，也可以是可擴展的，不過當前主流的虛擬機都是按照可擴展來實現的（通過-Xmx和-Xms控制）。如果在堆中沒有內存完成實例分配，並且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。
方法區（Method Area）
方法區（Method Area）與Java堆一樣，是各個線程共享的內存區域，它用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。雖然Java虛擬機規范把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做Non-Heap（非堆），目的應該是與Java堆區分開來。對於習慣在HotSpot虛擬機上開發和部署程序的開發者來說，很多人願意把方法區稱為“永久代”（Permanent Generation），本質上兩者並不等價，僅僅是因為HotSpot虛擬機的設計團隊選擇把GC分代收集擴展至方法區，或者說使用永久代來實現方法區而已。Java虛擬機規范對這個區域的限制非常寬松，除了和Java堆一樣不需要連續的內存和可以選擇固定大小或者可擴展外，還可以選擇不實現垃圾收集。相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的，但並非數據進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個區域的內存回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載，一般來說這個區域的回收“成績”比較難以令人滿意，尤其是類型的卸載，條件相當苛刻，但是這部分區域的回收確實是有必要的。根據Java虛擬機規范的規定，當方法區無法滿足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。
程序計數器（Program Counter Register）
程序計數器（Program Counter Register）是一塊較小的內存空間，它的作用可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。在虛擬機的概念模型里（僅是概念模型，各種虛擬機可能會通過一些更高效的方式去實現），字節碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。 由於Java虛擬機的多線程是通過線程輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的，在任何一個確定的時刻，一個處理器（對於多核處理器來說是一個內核）只會執行一條線程中的指令。因此，為了線程切換后能恢復到正確的執行位置，每條線程都需要有一個獨立的程序計數器，各條線程之間的計數器互不影響，獨立存儲，我們稱這類內存區域為“線程私有”的內存。如果線程正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址；如果正在執行的是Natvie方法，這個計數器值則為空（Undefined）。此內存區域是唯一一個在Java虛擬機規范中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。
JVM棧（JVM Stacks）
與程序計數器一樣，Java虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的，它的生命周期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型：每個方法被執行的時候都會同時創建一個棧幀（Stack Frame，如果沒有進入JVM叫方法，進入JVM的方法區后就叫棧幀）用於存儲局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口等信息。每一個方法被調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。 局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數據類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象引用（reference類型，它不等同於對象本身，根據不同的虛擬機實現，它可能是一個指向對象起始地址的引用指針，也可能指向一個代表對象的句柄或者其他與此對象相關的位置）和returnAddress類型（指向了一條字節碼指令的地址）。其中64位長度的long和double類型的數據會占用2個局部變量空間（Slot），其余的數據類型只占用1個。局部變量表所需的內存空間在編譯期間完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要在幀中分配多大的局部變量空間是完全確定的，在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。在Java虛擬機規范中，對這個區域規定了兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機棧可以動態擴展（當前大部分的Java虛擬機都可動態擴展，只不過Java虛擬機規范中也允許固定長度的虛擬機棧），當擴展時無法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError異常。
本地方法棧（Native Method Stacks）
本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機棧為虛擬機執行Java方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是為虛擬機使用到的Native方法服務。虛擬機規范中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與數據結構並沒有強制規定，因此具體的虛擬機可以自由實現它。甚至有的虛擬機（譬如Sun HotSpot虛擬機）直接就把本地方法棧和虛擬機棧合二為一。與虛擬機棧一樣，本地方法棧區域也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。
類裝載器 ClassLoader,執行引擎 ExecutionEngine
類裝載器 ClassLoader
類裝載器負責加載 .class 文件,class 文件在文件開頭有特定的文件標示(cafe babe),將.class文件加載到內存中，將其放在運行時數據區的方法區（放類的描述信息）內，然后在堆區創建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區內的數據結構， ClassLoader 只負責 class 文件的加載,至於它是否可以運行,則由 Execution Engine 決定。ClassLoader有多個
ClassLoader:
啟動類加載器：Bootstrap ClassLoader，負責加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄，下同)下，或被-Xbootclasspath參數指定的路徑中的，並且能被虛擬機識別的類庫（如rt.jar，所有的java.*開頭的類均被Bootstrap ClassLoader加載）。啟動類加載器是無法被Java程序直接引用的。
擴展類加載器：Extension ClassLoader，該加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實現，它負責加載DK\jre\lib\ext目錄中，或者由java.ext.dirs系統變量指定的路徑中的所有類庫（如javax.*開頭的類），開發者可以直接使用擴展類加載器。
應用程序類加載器：Application ClassLoader，該類加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來實現，它負責加載用戶類路徑（ClassPath）所指定的類，開發者可以直接使用該類加載器，如果應用程序中沒有自定義過自己的類加載器，一般情況下這個就是程序中默認的類加載器。
例子：證明類是被那個加載器加載的
從上圖能看出第一個輸出null,第二個報了空指針異常，為什么會這樣呢？
因為Object是jdk自帶的，所以在加載的時候是走Bootstrap啟動類加載器，而Bootstrap加載器是C++語言寫的，所以在查的時候是null,Object已經是祖先了，因為它屬於Boostrap，所以它已經沒有祖先了，它就是最大的，就好比人家的祖墳已經是最大了，你還要去刨人家的祖墳看看人家的祖先是誰，那肯定沒有啊，因為祖墳已經是最大的了，所以報了NullPointException();
接着：
從上可以看出第一個用的是應用程序加載器（AppClassLoader）,第二個是擴展類加載器（ExtClassLoader),第三個是啟動類加載器（BootstrapClassLoader),第四個為空，因為Bootstrap是最高的了，所以頂上沒有了。
加載順序：
例如當我們要使用某個類的時候，順序是這樣的，首先先去啟動類加載器bootstrap找，如果有就直接用，如果沒有就去擴展類加載器找，如果擴展類加載器沒有，就去應用程序加載器找，如果還是沒有，就報ClassNotFoundException異常，世紀上就是雙親委派機制，下面就說
雙親委派機制：
如果一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會自己去嘗試加載這個類，而是把請求委托給父加載器去完成，依次向上，因此，所有的類加載請求最終都應該被傳遞到頂層的啟動類加載器（Bootstrap ClassLoader)中，只有當父加載器在它的搜索范圍中沒有找到所需的類時，即無法完成該加載，子加載器才會嘗試自己去加載該類。
具體流程：
1.當AppClassLoader加載一個class時，它不會嘗試加載這個類，而是把類加載請求委派給父類加載器ExtClassLoader去完成。
2.當父類ExtClassLoader加載到這個.class時，他也不會嘗試加載這個類，而是把類加載請求委派給父類加載器BootstrapClassLoader。
3.當BootstrapClassLoader加載到這個.class時，它會查找該類是否存在，如果不存在，就往下傳遞，交給ExtClassLoader，如果ExtClassLoader在自己相應的包中也沒找到對應的類，就交給AppClassLoader來加載，如果AppClassLoader也沒有，就報ClassNotFoundException();
沙箱安全：防止惡意代碼污染java源代碼
比如我定義了一個類名為String所在包為java.lang，因為這個類本來是屬於jdk的，如果沒有沙箱安全機制的話，這個類將會污染到我所有的String,但是由於沙箱安全機制，所以就委托頂層的bootstrap加載器查找這個類，如果沒有的話就委托extsion,extsion沒有就到aapclassloader，但是由於String就是jdk的源代碼，所以在bootstrap那里就加載到了，先找到先使用，所以就使用bootstrap里面的String,后面的一概不能使用，這就保證了不被惡意代碼污染
