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，不繫統，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、類載入器（Class Loader）

2、執行時資料區（Runtime Data Area）

3、執行引擎（Execution Engine）

4、本地庫介面（Native Interface）

5、本地方法庫（Native Libraies）

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這其中最複雜的是執行時資料區

搞清楚了 JVM 虛擬機器的結構，接下來我們詳細講解它的每一部分。

類載入器：載入位元組碼檔案到記憶體。

執行引擎：對 JVM 指令進行解析，翻譯成機器碼，解析完成後提交到作業系統中。

本地庫介面：供 Java 呼叫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。

執行時資料區：JVM 核心記憶體空間結構模型。

執行時資料區是 JVM 記憶體結構最重要的部分，接下來我們詳細講解執行時資料區的各個組成部分。

一、方法區

方法區儲存虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數，即時編譯器編譯後的程式碼等資料。方法區是一種規範，永久代是方法區的一種實現，這裡有個常考的面試題：JDK 7 以前的版本字串常量池是放在永久代中的，JDK 7 將字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。

什麼是 Java 的本地方法？Java 是基於應用層的高階程式語言，無法訪問作業系統底層資訊，如底層硬體裝置等，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 程式中宣告 native 修飾的方法，只有方法定義，沒有方法實現，將該 Java 檔案編譯成位元組碼檔案。

2、用 javah 編譯位元組碼檔案，生成一個 .h 檔案。

3、寫一個 .cpp 檔案實現 .h 檔案中的方法。

4、將 .cpp 檔案編譯成動態連結庫檔案 .dll 。

5、使用 System.loadLibrary() 載入動態連線庫檔案。

這樣就可以實現本地方法的呼叫，用 Java 呼叫非 Java 編寫的介面，基本原理是利用反射機制，在執行的時候找到 .dll 檔案並且解析，根據動態連結庫中的檔名稱創建出物件和方法，然後我們就可以利用物件呼叫方法了。

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、程式計數器

程式計數器佔用的記憶體空間較小，是當前執行緒所執行的位元組碼行號指示器，通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令。多個執行緒之間的程式計數器相互獨立，互不影響，為了保證每個執行緒都恢復後都可以找到具體的執行位置。

四、Java 堆

Java 堆用來存放例項化物件，Java 堆被所有執行緒共享，在虛擬機器啟動時建立，用來存放物件例項，是 Java 記憶體結構中的大頭，佔用大部分的空間，是 GC 的主要管理區域，又可分為年輕代、老年代、永久代，JDK 8 及以後去掉了永久代。

年輕代

年輕代又可分為 Eden，from Survivor，to Survivor。

Eden區：物件剛被建立的時候，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 中存活的物件存入 Survior From 中，下一次回收時，將 Survior From 中的物件存入 Survior To 中，清除 Survior From ，下一次回收時重複次步驟，Survior From 變成 Survior To，Survivor To 變成 Survivor From，依次迴圈，同時每次回收，物件的年齡都 +1，年齡增加到一定程度的物件，移動到老年代中。

老年代

存放生命週期較長的物件。JDK 8 之後改用元空間替代永久代。

元空間

Java 8 之後開始將類的元資料放在堆記憶體中，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 之後分離出來了。

元空間和永久代是方法區的實現，方法區只是一種規範，在 Java 7 之後，原先位於方法區永久代裡的字串常量池已被移動到了 Java 堆中，因為永久代的記憶體空間極為有限，如果頻繁呼叫 inter 方法，記憶體無法儲存這麼多資料。在 Java 8 之後將永久代完全刪除了，使用元空間替代了永久代。

元空間使用本地記憶體，永久代使用 JVM 記憶體，所以使用元空間的好處在於程式的記憶體不在受限於 JVM 記憶體，本地記憶體剩餘多少空間，元空間就可以有多大，解決了空間不足的問題。

五、虛擬機器棧

Java 方法執行的記憶體模型，Java 棧中存放的是多個棧幀，每個棧幀對應一個被呼叫的方法，主要包括區域性變量表、運算元棧、動態連結、方法返回地址（方法出口）。每一個方法的執行，JVM 都會建立一個棧幀，並且將棧幀壓入 Java 棧，方法執行完畢，該棧幀出棧。

區域性變量表：儲存方法執行過程中的所有變數，包括方法中宣告的區域性變數和形參。

運算元棧：方法中的計算過程都是藉助於運算元棧來完成的，將參與計算的資料壓入運算元棧。

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，一個是儲存運算元的棧，另一個是儲存運算子的棧。我們從左向右遍歷表示式，當遇到數字，直接壓入運算元棧。當遇到運算子，先與運算子棧的棧頂元素進行比較，如果高於當前棧頂元素的優先順序，直接壓入，否則取出當前棧頂的運算子，同時取出運算元棧的前兩個資料進行運算，並將結果壓入運算元棧。再次重複上述步驟，直到當前的運算子被壓入棧中，當沒有新的運算子需要入棧的時候，取出當前的棧頂元素以及運算元棧的兩個運算，進行運算，將結果壓入運算元棧，如果方法定義時需要返回值，直接將運算元棧棧頂元素返回即可。

方法返回地址：一個方法呼叫結束之後要返回到呼叫它的地方，所以棧幀中要保持能夠返回到方法呼叫處的地址。

每個執行緒都有自己的 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 虛擬機器棧用來儲存棧幀，方法呼叫結束之後，幀會被銷燬。

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