一.为什么说Java是一门跨平台语言

Java内置JVM (java虚拟机)，而JVM也是一个软件，不同的平台有不同的版本。我们编写的Java源码，编译后会生成一种 .class 文件，称为字节码文件。Java虚拟机就是负责将字节码文件翻译成特定平台下的机器码然后运行。也就是说，只要在不同平台上安装对应的JVM，就可以运行字节码文件，运行我们编写的Java程序。

二.java程序从编译到执行的过程

先看一幅图

从图中可以看出，我们编写的Java文件，经由javac编译器，编译后文件变成class文件，由类加载器加载到JVM当中，执行引擎会完成字节码编译成二进制机器码并执行。

注:执行引擎是包含字节码解释器和JIT编译器的。

三.Jvm的大致运行过程

四.我们学Jvm主要是学得什么

1.学的是Java程序在运行时，程序数据在内存中的管理

2.JVM 会对我们的应用程序的数据，进行分类管理，我们要知道什么数据放到什么地方，以及什么时候会被 回收，什么时候会被腾挪

五.运行时数据区域

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域

线程私有数据区

1.虚拟机栈(储放栈帧的)

1.存储当前线程运行方法所需的数据，指令、返回地址

2.栈是什么样的数据结构？先进后出(FILO)的数据结构。

3.虚拟机栈在JVM运行过程中存储当前线程运行方法所需的数据，指令、返回地址。

4.Java 虚拟机栈是基于线程的。哪怕你只有一个 main() 方法，也是以线程的方式运行的。在线程的生命周 期中，参与计算的数据会频繁地入栈和出栈，栈的生命周期是和线程一样的。

5.栈里的每条数据，就是栈帧。在每个 Java 方法被调用的时候，都会创建一个栈帧，并入栈。一旦完成相 应的调用，则出栈。所有的栈帧都出栈后，线程也就结束了。

6.每个栈帧，都包含四个区域：(局部变量表、操作数栈、动态连接、返回地址)

7.栈的大小缺省为1M，可用参数 –Xss调整大小，例如-Xss256k

栈帧

一个方法就是一个栈帧

局部变量表:    顾名思义就是局部变量的表，用于存放我们的局部变量的。首先它是一个32位的长度，主要存放我们 的Java的八大基础数据类型，一般32位就可以存放下，如果是64位的就使用高低位占用两个也可以存 放下，如果是局部的一些对象，比如我们的Object对象，我们只需要存放它的一个引用地址即可。

操作数栈 ： 存放我们方法执行的操作数的，它就是一个栈，先进后出的栈结构，操作数栈，就是用来操作的，操 作的的元素可以是任意的java数据类型，所以我们知道一个方法刚刚开始的时候，这个方法的操作数 栈就是空的，操作数栈运行方法就是JVM一直运行入栈/出栈的操作

动态连接：Java语言特性多态（需要类运行时才能确定具体的方法）。

返回地址：正常返回（调用程序计数器中的地址作为返回）、异常的话（通过异常处理器表来确 定）

2.程序计数器

1.指向当前线程正在执行的字节码指令的地址。

2.较小的内存空间，当前线程执行的字节码的行号指示器；各线程之间独立存储，互不影响。 程序计数器是 一块很小的内存空间，主要用来记录各个线程执行的字节码的地址，例如，分支、循环、跳转、异常、线 程恢复等都依赖于计数器。 由于 Java 是多线程语言，当执行的线程数量超过 CPU 核数时，线程之间会 根据时间片轮询争夺 CPU 资源。如果一个线程的时间片用完了，或者是其它原因导致这个线程的 CPU 资 源被提前抢夺，那么这个退出的线程就需要单独的一个程序计数器，来记录下一条运行的指令。 程序计数 器也是JVM中唯一不会OOM(OutOfMemory)的内存区域。

3.本地方法栈

1.本地方法栈保存的是native方法的信息

2.当一个JVM创建的线程调用native方法后，JVM不再为其在虚拟机栈中创建栈帧，JVM只是简单地动态链接并直接调用native方法

3.虚拟机规范无强制规定，各版本虚拟机自由实现HotSpot直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一

线程共享数据区

1.方法区

用来存储类元信息、常量、静态变量、即时编译期编译后的代码

补充：方法区/永久代

1. 很多开发者都习惯将方法区称为“永久代”，其实这两者并不是等价的。

2. HotSpot 虚拟机使用永久代来实现方法区，但在其它虚拟机中，例如，Oracle 的 JRockit、IBM 的 J9 就 不存在永久代一说。因此，方法区只是 JVM 中规范的一部分，可以说，在 HotSpot 虚拟机中，设计人员 使用了永久代来实现了 JVM 规范的方法区。

3. 方法区主要是用来存放已被虚拟机加载的类相关信息，包括类信息、静态变量、常量、运行时常量池、字 符串常量池。

4. JVM 在执行某个类的时候，必须先加载。在加载类（加载、验证、准备、解析、初始化）的时候，JVM 会先加载 class 文件，而在 class 文件中除了有类的版本、字段、方法和接口等描述信息外，还有一项信 息是常量池 (Constant Pool Table)，用于存放编译期间生成的各种字面量和符号引用。

5. 字面量包括字符串（String a=“b”）、基本类型的常量（final 修饰的变量），符号引用则包括类和方法 的全限定名（例如 String 这个类，它的全限定名就是 Java/lang/String）、字段的名称和描述符以及方 法的名称和描述符。

6. 而当类加载到内存中后，JVM 就会将 class 文件常量池中的内容存放到运行时的常量池中；在解析阶段， JVM 会把符号引用替换为直接引用（对象的索引值）。

7. 例如，类中的一个字符串常量在 class 文件中时，存放在 class 文件常量池中的；在 JVM 加载完类之后， JVM 会将这个字符串常量放到运行时常量池中，并在解析阶段，指定该字符串对象的索引值。运行时常量 池是全局共享的，多个类共用一个运行时常量池，class 文件中常量池多个相同的字符串在运行时常量池 只会存在一份。

8. 方法区与堆空间类似，也是一个共享内存区，所以方法区是线程共享的。假如两个线程都试图访问方法区 中的同一个类信息，而这个类还没有装入 JVM，那么此时就只允许一个线程去加载它，另一个线程必须等 待。在 HotSpot 虚拟机、Java7 版本中已经将永久代的静态变量和运行时常量池转移到了堆中，其余部 分则存储在 JVM 的非堆内存中，而 Java8 版本已经将方法区中实现的永久代去掉了，并用元空间（class metadata）代替了之前的永久代，并且元空间的存储位置是本地

9. 元空间大小参数：

jdk1.7及以前（初始和最大值）：-XX:PermSize；-XX:MaxPermSize；

jdk1.8以后（初始和最大值）：-XX:MetaspaceSize； -XX:MaxMetaspaceSize

jdk1.8以后大小就只受本机总内存的限制（如果不设置参数的话）

2.堆

用来存放对象实例（几乎所有）与数组 

java堆得大小参数设置：

-Xmx 堆区内存可被分配的最大上限

-Xms 堆区内存初始内存分配的大小

-Xmn：新生代的大小；

-XX:NewSize；新生代最小值；

-XX:MaxNewSize：新生代最大值；

例如- Xmx256m

JVM参数参考：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html

补充：

1.堆是 JVM 上最大的内存区域，我们申请的几乎所有的对象，都是在这里存储的。我们常说的垃圾回收， 操作的对象就是堆。

2.堆空间一般是程序启动时，就申请了，但是并不一定会全部使用。

3.随着对象的频繁创建，堆空间占用的越来越多，就需要不定期的对不再使用的对象进行回收。这个在 Java 中，就叫作 GC（Garbage Collection）。

4.那一个对象创建的时候，到底是在堆上分配，还是在栈上分配呢？这和两个方面有关：对象的类型和在 Java 类中存在的位置。

5.Java 的对象可以分为基本数据类型和普通对象。

6.对于普通对象来说，JVM 会首先在堆上创建对象，然后在其他地方使用的其实是它的引用。比如，把这个 引用保存在虚拟机栈的局部变量表中。

7.对于基本数据类型来说（byte、short、int、long、float、double、char)，有两种情况。当你在方法体 内声明了基本数据类型的对象，它就会在栈上直接分配。其他情况，都是在堆上分配。

堆与栈的区别

1.功能

以栈帧的方式存储方法调用的过程，并存储方法调用过程中基本数据类型的变量（int、short、long、byte、 float、double、boolean、char等）以及对象的引用变量，其内存分配在栈上，变量出了作用域就会自动释 放； 而堆内存用来存储Java中的对象。无论是成员变量，局部变量，还是类变量，它们指向的对象都存储在堆 内存中；

2.线程独占还是共享

栈内存归属于单个线程，每个线程都会有一个栈内存，其存储的变量只能在其所属线程中可见，即栈内存可以 理解成线程的私有内存。 堆内存中的对象对所有线程可见。堆内存中的对象可以被所有线程访问。

3.空间大小

栈的内存要远远小于堆内存，栈的深度是有限制的，可能发生StackOverFlowError问题。

六.直接内存

1.不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。

2.如果使用了NIO,这块区域会被频繁使用，在Java堆内可以用directByteBuffer对象直接引用并操作。

3.这块内存不受Java堆大小限制，但受本机总内存的限制，可以通过MaxDirectMemorySize来设置（默认 与堆内存最大值一样），所以也会出现OOM异常。