JVM-虚拟机的基本结构

Java虚拟机基本结构

类加载子系统

类加载子系统负责从文件系统或网络中加载Class信息,加载的类的数据结构存放于一块叫方法区的内存空间中。关于类加载子系统相关请查看：JVM虚拟机的类加载机制

方法区

方法区主要存储类加载后的数据结构信息、运行时常量池信息、字符串、数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）（JDK1.7之前，JDK1.7之后字符串常量池、静态变量移至堆中）。

运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区运行时常量池中。

Java堆

Java堆在虚拟机启动的时候建立，它是Java程序最主要的内存工作区域。几乎所有的Java对象实例都存放于Java堆中。堆空间是所有线程共享的，这是一块与Java应用密切相关的内存区域。

直接内存

Java的NIO库允许Java程序使用直接内存。直接内存是在Java堆外的、直接向系统申请的内存区域。通常访问直接内存的速度会优于Java堆。因此，出于性能考虑，读写频繁的场合可能会考虑使用直接内存。由于直接内存在Java堆外，因此，它的大小不会直接受限于Xmx指定的最大堆大小，但是系统内存是有限的，Java堆和直接内存的总和依然受限于操作系统的最大内存。

垃圾回收系统

垃圾回收系统是Java虚拟机的重要组成部分，垃圾回收器可以对方法区、Java堆和直接内存进行回收。其中，Java堆是垃圾收集器的工作重点。和C/C++不同，Java中所有的对象空间释放都是隐式的。也就是说，Java中没有蕾丝free()或者delete()这样的函数释放指定的内存区域。对于不再使用的垃圾对象，垃圾回收系统会在后台默默工作，默默查找、标识并释放垃圾对象，完成包括Java堆、方法区和直接内存中的全自动化管理

Java栈

每一个Java虚拟机线程都有一个私有的Java栈。一个线程的Java栈在线程创建的时候被创建。Java栈中保存着帧信息，Java栈中保存着局部变量、方法参数，同时和Java方法调用、返回密切相关。

本地方法栈

本地方法栈和Java栈非常类似，最大的不同在于Java栈用于方法的调用，而本地方法栈则用于本地方法的调用。作为对Java虚拟机的重要扩展，Java虚拟机允许Java直接调用本地方法（通常使用C语言编写）。

PC(Program Counter)寄存器

PC寄存器也是每个线程私有的空间，Java虚拟机会为每一个Java线程创建PC寄存器。在任意时刻，一个Java线程总是在执行一个方法，这个正在被执行的方法称作当前方法。如果当前方法不是本地方法，PC寄存器就会指向当前正在被执行的指令。如果当前方法是本地方法，那么PC寄存器的值就是undefinded。

执行引擎

执行引擎是Java虚拟机的最核心组件之一，它负责执行虚拟机的字节码。现代虚拟机为了提高执行效率，会使用即时编译技术将方法编译成机器码后在执行。