深入浅出 Java 虚拟机 — 面试题 + 常用知识点 整理

Java 虚拟机日益成为互联网大厂面试的重要内容,对于 Java 开发者而言,只有在了解 Java背后的原理后,才能写出更高质量的代码,才能在错综复杂的 bug 中快速定位出问题并找到解决方案。

本篇文章首先会带领大家入门 Java 虚拟机,然后针对面试中常考的知识点和开发中常用的关键技术进行详细地阐述,帮助大家对 Java 做到知其然,并知其所以然。

由于篇幅有限,这里只展示一部分,有需要完整版的朋友可以点一点下方链接
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一、虚拟机简介
1、虚拟机概念

虚拟机(Virtual Machine)指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。在实体计算机中能够完成的工作在虚拟机中都能够实现。在计算机中创建虚拟机时,需要将实体机的部分硬盘和内存容量作为虚拟机的硬盘和内存容量。每个虚拟机都有独立的CMOS、硬盘和操作系统,可以像使用实体机一样对虚拟机进行操作。

2、JVM虚拟机

JVM是Java-Virtual-Machine的缩写,即Java虚拟机,JVM是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算机,是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

3、JVM特点

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首先一次编译处处运行是学习Java语言都知道的事情,其实并不是Java语言跨平台,是JVM跨平台,Jvm运行时并不是执行Java文件,而是执行编译后的.class文件。

字节码

字节码文件即JVM可以识别并执行的二进制文件,不同的编程语言经过编译器编译处理之后,转换成统一的字节码规范文件,这样JVM就可以执行。

跨平台

跨平台的特性即JVM虚拟机可以运行在不同的计算机系统上,例如经常使用的Linux系统,MacOS系统,Win系统,一次编译,处处运行就是这样理解的。

跨语言

随着JVM的不断发展和优化,很多语言都借助JVM的能力,各种编程语言经过编译,转换为字节码文件,JVM都可以识别,这也是现在Java体系下业务编程经常混语言的原因。

注意:现在和后续Jvm系列文章都是基于HotSpot-VM和JDK1.8+版本的基础之上。

二、虚拟机结构

Jvm的整体结构大致如下:

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1、类加载器

类加载器用来加载Java类到JVM虚拟机中,源代码程序.java文件在经过编译器编译之后就被转换成字节代码.class文件,类加载器负责读取字节代码,并转换成java.lang.Class类的一个实例。

2、运行时数据区

元数据区

JDK1.8开始的说法,之前称为方法区Method-Area,存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

堆区

所有线程共享的一块内存区域,虚拟机启动时被创建用来存放对象实例。

JVM栈

可以参考了解栈的数据结构,存放Java方法执行的内存模型,在Java开发中,一个功能实现需要多个子程序方法配合,程序执行时跳往子程序前,会将下个指令的地址存到堆栈中,直到子程序执行完后再将地址取出,退回到原来的程序中。

本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈的功能类似,为JVM调用native方法时服务。

程序计数器

相对较小的一块内存空间,作用可以理解是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

3、执行引擎

Java虚拟机最核心的组成部分,输入的是字节码,处理过程是字节码解析,输出执行结果。

三、生命周期

这里说的JVM生命周期,指JVM执行Java程序时的周期:

启动初始化:启动时通过引导类加载器创建初始类完成;

程序执行:从main方法开始,执行Java程序,直到程序执行完结束;

虚拟机退出:程序正常执行结束,或者发生异常、错误等而造成终止,也可以调用exit退出方法;

四、HotSpot虚拟机

HotSpot是Java体系下使用最多的虚拟机,它结合了最新的内存模型,垃圾收集器和自适应优化器,为使用许多先进技术的Java应用程序提供了最佳性能。

主要原因:使用多,大部分的Java运行环境都依赖HotSpot虚拟机。

最后

希望这篇文章对大家有帮助!

由于篇幅有限,面试常用知识点和面试题等内容没有在这篇文章中展示,但我这边都整理成了文档,包括架构师全套视频教程和关于java的系统化资料,有需要的朋友可以点一点下方链接领取

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