JVM 一直都是面試的必考點，大家都知道，但是要把它搞清楚又好像不是特別容易。JVM 的知識點太散，不系統，所以不便於歸納總結，今天菜菜今天就來幫大家解決這個問題，用一篇文章把 JVM 的結構講清楚。
JVM 可分為 5 個部分，分別是：
1、類加載器（Class Loader）
2、運行時數據區（Runtime Data Area）
3、執行引擎（Execution Engine）
4、本地庫接口（Native Interface）
5、本地方法庫（Native Libraies）
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這其中最復雜的是運行時數據區，又可分為方法區、虛擬機棧、本地方法棧、堆、程序計數器，並且方法區和堆是線程共享的，虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器是線程隔離的，JVM 的結構如下圖所示。
搞清楚了 JVM 虛擬機的結構，接下來我們詳細講解它的每一部分。
類加載器：加載字節碼文件到內存。
執行引擎：對 JVM 指令進行解析，翻譯成機器碼，解析完成后提交到操作系統中。
本地庫接口：供 Java 調用的融合了不同開發語言的原生庫。
本地方法庫：Java 本地方法的具體實現。
運行時數據區：JVM 核心內存空間結構模型。
運行時數據區是 JVM 內存結構最重要的部分，接下來我們詳細講解運行時數據區的各個組成部分。
一、方法區
方法區存儲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。方法區是一種規范，永久代是方法區的一種實現，這里有個常考的面試題：JDK 7 以前的版本字符串常量池是放在永久代中的，JDK 7 將字符串常量池移動到了堆中，JDK 8 直接刪除了永久代，改用元空間替代永久代。
二、本地方法棧
本地方法棧與 Java 棧的作用和原理基本相同，都可以用來執行方法，不同點在於 Java 棧執行的是 Java 方法，本地方法棧執行的是本地方法。
什么是 Java 的本地方法？Java 是基於應用層的高級編程語言，無法訪問操作系統底層信息，如底層硬件設備等，這個時候就需要使用其他語言來完成功能了，比如 C 語言，本地方法的使用原理如下所示：
1、在 Java 程序中聲明 native 修飾的方法，只有方法定義，沒有方法實現，將該 Java 文件編譯成字節碼文件。
2、用 javah 編譯字節碼文件，生成一個 .h 文件。
3、寫一個 .cpp 文件實現 .h 文件中的方法。
4、將 .cpp 文件編譯成動態鏈接庫文件 .dll 。
5、使用 System.loadLibrary() 加載動態連接庫文件。
這樣就可以實現本地方法的調用，用 Java 調用非 Java 編寫的接口，基本原理是利用反射機制，在運行的時候找到 .dll 文件並且解析，根據動態鏈接庫中的文件名稱創建出對象和方法，然后我們就可以利用對象調用方法了。
常見的本地方法有：public final native Class<?> getClass()、public native int hashCode()、protected native Object clone()。
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三、程序計數器
程序計數器占用的內存空間較小，是當前線程所執行的字節碼行號指示器，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。多個線程之間的程序計數器相互獨立，互不影響，為了保證每個線程都恢復后都可以找到具體的執行位置。
四、Java 堆
Java 堆用來存放實例化對象，Java 堆被所有線程共享，在虛擬機啟動時創建，用來存放對象實例，是 Java 內存結構中的大頭，占用大部分的空間，是 GC 的主要管理區域，又可分為年輕代、老年代、永久代，JDK 8 及以后去掉了永久代。
年輕代
年輕代又可分為 Eden，from Survivor，to Survivor。
Eden區：對象剛被創建的時候，存放在 Eden 區，如果 Eden 區放不下，則放在 Survivor 區，甚至老年代中。
Survivor 區：Survivor 又可分為 Survivor From 和 Survivor To，GC 回收時使用，將 Eden 中存活的對象存入 Survior From 中，下一次回收時，將 Survior From 中的對象存入 Survior To 中，清除 Survior From ，下一次回收時重復次步驟，Survior From 變成 Survior To，Survivor To 變成 Survivor From，依次循環，同時每次回收，對象的年齡都 +1，年齡增加到一定程度的對象，移動到老年代中。
老年代
存放生命周期較長的對象。JDK 8 之后改用元空間替代永久代。
元空間
Java 8 之后開始將類的元數據放在堆內存中，這塊區域叫做元空間，在 Java 7 及以前，元空間是放在永久代中的，Java 8 之后分離出來了。
元空間和永久代是方法區的實現，方法區只是一種規范，在 Java 7 之后，原先位於方法區永久代里的字符串常量池已被移動到了 Java 堆中，因為永久代的內存空間極為有限，如果頻繁調用 inter 方法，內存無法存儲這么多數據。在 Java 8 之后將永久代完全刪除了，使用元空間替代了永久代。
元空間使用本地內存，永久代使用 JVM 內存，所以使用元空間的好處在於程序的內存不在受限於 JVM 內存，本地內存剩余多少空間，元空間就可以有多大，解決了空間不足的問題。
五、虛擬機棧
Java 方法執行的內存模型，Java 棧中存放的是多個棧幀，每個棧幀對應一個被調用的方法，主要包括局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法返回地址（方法出口）。每一個方法的執行，JVM 都會創建一個棧幀，並且將棧幀壓入 Java 棧，方法執行完畢，該棧幀出棧。
局部變量表：存儲方法執行過程中的所有變量，包括方法中聲明的局部變量和形參。
操作數棧：方法中的計算過程都是借助於操作數棧來完成的，將參與計算的數據壓入操作數棧。
棧的具體運算方式是這樣的，編譯器是通過兩個棧來實現的，一個是保存操作數的棧，另一個是保存運算符的棧。我們從左向右遍歷表達式，當遇到數字，直接壓入操作數棧。當遇到運算符，先與運算符棧的棧頂元素進行比較，如果高於當前棧頂元素的優先級，直接壓入，否則取出當前棧頂的運算符，同時取出操作數棧的前兩個數據進行運算，並將結果壓入操作數棧。再次重復上述步驟，直到當前的運算符被壓入棧中，當沒有新的運算符需要入棧的時候，取出當前的棧頂元素以及操作數棧的兩個運算，進行運算，將結果壓入操作數棧，如果方法定義時需要返回值，直接將操作數棧棧頂元素返回即可。
方法返回地址：一個方法調用結束之后要返回到調用它的地方，所以棧幀中要保持能夠返回到方法調用處的地址。
每個線程都有自己的 Java 棧，相互獨立，可以同時執行各種的方法，每個方法的執行都是一個棧幀的入棧和出棧過程，Java 虛擬機棧用來存儲棧幀，方法調用結束之后，幀會被銷毀。
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