基本java虚拟机介绍

java虚拟机 与 进程

一个Java虚拟就是一个进程，该进程只能运行一个java程序，创建了多个线程能够同时运行的条件，比如最重要的PC和栈。

进程是操作系统抽象出来的一个概念，用于方便计算机进行对运行时的程序进行管理。具体细节可参考：《深入理解计算机系统》

java虚拟机对于外部的环境来说（比如说操作系统，其他进程），是进程的身份。但是，对于其自身所包含的程序而言，它是一台计算机。

JVM内存模型

图1:JVM内存模型。

虚拟机 与 计算机

虚拟机为简化版本的计算机，绕口的说，在计算机中模拟的计算机。见图3.

• java虚拟机执行引擎，充当了控制器以及运算器的角色。
• java内存模型，相当于计算机中的内存，但是其在计算机内存的规则又增加了一些内容，比如说内存共享模型，使其虚拟机内存更加规格化，更加适用于java。
• IO在这里不在赘述。

图3：冯诺依曼体系结构。（来自：互动百科）

一个java程序如何在虚拟机中运行

图2：java程序执行。（图片来自：http://blog.****.net/cutesource/article/details/8244250）

java程序运行过程：

1.【编译】点击运行java程序，程序进行编译，连接。该步从编译原理中可以看具体细节。

2.【虚拟机】启动一个java虚拟机，用来作为java程序的容器。一个java虚拟机相当于一个进程，该进程的创建当然是由java的某个进程创建的。

3.【装载】容器已经生成，需要将程序装载进虚拟机里，于是就得到了上面的图1。编译之后的类文件，通过装载系统被装入到虚拟机中。

4.【类文件在虚拟机中】虚拟机是有着固定的结构的，类似于数据库表有着固定的列，模式。

• 【入口】虚拟机经过一系列本地方法等找到主类（这里所说的主类是我们编程中自己写的入口处的类，而非框架提供的一些前期准备，这里进行了一定的忽略），将主类中一些初始化等信息（在main方法之前执行）分配到虚拟机相应的结构中，换句话说，为方法的执行准备资源
• 【栈】将main函数相关信息放入java栈中，包括使用的局部变量，等。
• 【程序计数器】java栈顶元素表示的是当前需要执行的方法，那么接下来就应该执行程序了。（见图2）
  
  • (1)代码定位。根据java栈顶的内容，从方法区找到相应的方法代码，初始化程序计数器。（需要指出的是，由于多线程以及方法调用的存在，程序计数器可能并非从代码开始处执行，可能在方法中间某行代码开始执行）程序计数器这里记录方法内偏移地址。
  • (2)执行引擎。执行引擎执行相应的代码，将代码转为CPU可以识别的指令。代码被执行后，更新相应的资源，包括局部变量，堆等内容。
  • (3)重复步骤(1)(2),直到中断（多线程，或者方法调用引起）。保存现场信息，栈顶被其他方法占据。
  • 对新来的方法进行类似的处理。

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多线程

　　多线程时需要考虑互斥的情况。多线程可以看做是多个流程在同时断断续续的执行，这些流程中会用到一些公用的资源，体现在java内存模型中为堆的共享，方法区的共享等。体现在java高级语言中为对象可以作为流程（方法）共享的资源，方法中的代码可以被多个线程共享。
　　所以便产生了java中锁的机制。锁的存在是为了避免各个流程访问资源的次序不当，造成程序的错误的发生，（比如，银行的存取的例子）。
参考：
Java中的多线程你只要看这一篇就够了

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