為什么Java能夠跨平臺

是因為Java程序編譯之后的代碼不是能夠被硬件系統(tǒng)直接運行的代碼，而是一種"中間碼"-字節(jié)碼， 然后不同的的硬件平臺上安裝有不同的Java虛擬機（JVM），有JVM來把字節(jié)碼再翻譯成對應(yīng)的硬件平臺能夠執(zhí)行的代碼，所以Java是夸平臺的。

Java虛擬機及內(nèi)存分區(qū)

1、 jvm簡介

Java虛擬機（Java Virtual Machine 簡稱JVM）是運行所有Java程序的抽象計算機，是Java語言的運行環(huán)境。Java虛擬機有自己完善的硬體架構(gòu)，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應(yīng)的指令系統(tǒng)。JVM屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關(guān)的信息，使得Java程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼），就可以在多種平臺上不加修改地運行。

如下圖所示，JVM體系中包含了幾個主要的子系統(tǒng)和內(nèi)存區(qū)
垃圾回收器（Garbage Collection）：負責(zé)回收堆內(nèi)存（Heap）中已經(jīng)不再使用的對象，即這些對象已經(jīng)沒有被引用了。
類裝載子系統(tǒng)（Classloader Sub-System）：除了要定位和導(dǎo)入二進制class文件外，還必須負責(zé)驗證被導(dǎo)入類的正確性，為類變量分配并初始化內(nèi)存，以及幫助解析符號引用。
執(zhí)行引擎（Execution Engine）：負責(zé)執(zhí)行那些包含在被裝載類的方法中的指令。
** 運行時數(shù)據(jù)區(qū)（Java Memory Allocation Area）：**又叫虛擬機內(nèi)存或者Java內(nèi)存，虛擬機運行時需要從整個計算機內(nèi)存劃分一塊內(nèi)存區(qū)域存儲許多東西。例如：字節(jié)碼、從已裝載的class文件中得到的其他信息、程序創(chuàng)建的對象、傳遞給方法的參數(shù)，返回值、局部變量等等。

2、內(nèi)存分區(qū)

從上節(jié)知道，運行時數(shù)據(jù)區(qū)即是java內(nèi)存，而且數(shù)據(jù)區(qū)要存儲的東西比較多，如果不對這塊內(nèi)存區(qū)域進行劃分管理，會顯得比較雜亂無章。根據(jù)存儲數(shù)據(jù)的不同，java內(nèi)存通常被劃分為5個區(qū)域：程序計數(shù)器（Program Count Register）、本地方法棧（Native Stack）、方法區(qū)（Methon Area）、棧（Stack）、堆（Heap）。

程序計數(shù)器（Program Count Register）：又叫程序寄存器。JVM支持多個線程同時運行，當(dāng)每一個新線程被創(chuàng)建時，它都將得到它自己的PC寄存器（程序計數(shù)器）。如果線程正在執(zhí)行的是一個Java方法（非native），那么PC寄存器的值將總是指向下一條將被執(zhí)行的指令，如果方法是 native的，程序計數(shù)器寄存器的值不會被定義。 JVM的程序計數(shù)器寄存器的寬度足夠保證可以持有一個返回地址或者native的指針。

方法區(qū)（Method Area）：當(dāng)虛擬機裝載一個class文件時，它會從這個class文件包含的二進制數(shù)據(jù)中解析類型信息，然后把這些類型信息（包括類信息、常量、靜態(tài)變量等）放到方法區(qū)中，該內(nèi)存區(qū)域被所有線程共享。雖然JVM規(guī)范把方法區(qū)描述為堆得一個邏輯部分，但是他有一個別名叫Non-heap(非堆)，目的應(yīng)該是與Java堆區(qū)分開。
方法區(qū)用于存儲已經(jīng)被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。

堆（Heap）：Java堆（Java Heap）是Java虛擬機所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域。在此區(qū)域的唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都是在這里分配內(nèi)存，但是這個對象的引用卻是在棧（Stack）中分配。
注：jvm只有一個堆區(qū)(heap)被所有線程共享，堆中不存放基本類型和對象引用，只存放對象本身

棧（Stack）：又叫堆棧。JVM為每個新創(chuàng)建的線程都分配一個棧。也就是說,對于一個Java程序來說，它的運行就是通過對棧的操作來完成的。棧以幀為單位保存線程的狀態(tài)。JVM對棧只進行兩種操作：以幀為單位的壓棧和出棧操作。我們知道,某個線程正在執(zhí)行的方法稱為此線程的當(dāng)前方法。我們可能不知道，當(dāng)前方法使用的幀稱為當(dāng)前幀。當(dāng)線程激活一個Java方法，JVM就會在線程的 Java堆棧里新壓入一個幀，這個幀自然成為了當(dāng)前幀。在此方法執(zhí)行期間，這個幀將用來保存參數(shù)、局部變量、中間計算過程和其他數(shù)據(jù)。從Java的這種分配機制來看,堆棧又可以這樣理解：棧(Stack)是操作系統(tǒng)在建立某個進程時或者線程(在支持多線程的操作系統(tǒng)中是線程)為這個線程建立的存儲區(qū)域，該區(qū)域具有先進后出的特性。其相關(guān)設(shè)置參數(shù)：

-Xss --設(shè)置方法棧的最大值

1.每個線程包含一個棧區(qū)，棧中只保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型的對象和自定義對象的引用(不是對象)，對象都存放在堆區(qū)中
2.每個棧中的數(shù)據(jù)(原始類型和對象引用)都是私有的，其他棧不能訪問。
3.棧分為3個部分：基本類型變量區(qū)、執(zhí)行環(huán)境上下文、操作指令區(qū)(存放操作指令)。

本地方法棧（Native Stack）：存儲本地方方法的調(diào)用狀態(tài)。

JAVA虛擬機有一條在堆中分配新對象的指令，卻沒有釋放內(nèi)存的指令，正如你無法用Java代碼區(qū)明確釋放一個對象一樣。虛擬機自己負責(zé)決定如何以及何時釋放不再被運行的程序引用的對象所占據(jù)的內(nèi)存，通常，虛擬機把這個任務(wù)交給垃圾收集器（Garbage Collection）。其相關(guān)設(shè)置參數(shù)：

  -Xms -- 設(shè)置堆內(nèi)存初始大小
  -Xmx -- 設(shè)置堆內(nèi)存最大值
  -XX:MaxTenuringThreshold -- 設(shè)置對象在新生代中存活的次數(shù)
  -XX:PretenureSizeThreshold -- 設(shè)置超過指定大小的大對象直接分配在舊生代中

3、類加載過程

啟動一個Java程序時，會通過Javac編譯程序調(diào)用Java啟動JVM（編譯過程沒有深入研究）
類加載過程其實就是JVM把class文件加載到內(nèi)存，并對數(shù)據(jù)進行校驗，解析和初始化，最終形成JVM可以直接使用Java的過程。總共可以分為加載、鏈接、初始化三部。

• 加載
  將class文件字節(jié)碼內(nèi)容加載到內(nèi)存中，并將這些靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成方法區(qū)中的運行時2進制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在堆中生成一個代表這個類的Java.lang.Class對象，作為方法區(qū)類數(shù)據(jù)的訪問入口。
• 鏈接
  將Java類的二進制代碼合并到JVM的運行狀態(tài)之中的過程，鏈接有分為三個小步
  1、驗證
  確保加載的類的信息符合JVM規(guī)范，有沒有安全方面的問題
  2、準(zhǔn)備
  正式為類變量（static變量）分配內(nèi)存并設(shè)置類變量初始值的階段，這些內(nèi)存都將在方法去中分配
  3、解析
  虛擬機常量池內(nèi)的符號引用替換為直接引用的過程
• 初始化
  初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器<clinit>()方法的過程，類構(gòu)造器<clinit>()方法是由編譯器自動收集類中的所有類變量的賦值動作和靜態(tài)語句塊（static塊）中的語句合并產(chǎn)生的。
  當(dāng)初始化一個類的時候，如果發(fā)現(xiàn)其父類還沒有進行過初始化，則需要先對其父類初始化
  虛擬機會保證一個類的<clinit>()方法在多線程環(huán)境中被正確的加鎖和同步
  當(dāng)訪問一個類的靜態(tài)域時，只有真正聲明這個域的類才會被初始化。

下面通過具體的例子來分析下類加載過程

public class AppMain // 運行時, jvm 把appmain的信息都放入方法區(qū)
{
    public static void main(String[] args) // main 方法本身放入方法區(qū)。
    {
        Sample test1 = new Sample(" 測試1 "); // test1是引用，所以放到棧區(qū)里，
                                            // Sample是自定義對象應(yīng)該放到堆里面
        Sample test2 = new Sample(" 測試2 ");

        test1.printName();
        test2.printName();
    }
}
類sample
public class Sample // 運行時, jvm 把appmain的信息都放入方法區(qū)
{
    /** 范例名稱 */
    private String name; // new Sample實例后， name 引用放入棧區(qū)里， name 對象放入堆里

    /** 構(gòu)造方法 */
    public Sample(String name) {
        this.name = name;
    }

    /** 輸出 */
    public void printName() // print方法本身放入 方法區(qū)里。
    {
        System.out.println(name);
    }
}

如上圖所示，系統(tǒng)收到我們發(fā)出的指令后，啟動一個Java虛擬機進程，這個進程首先從classpath中找到AppMain.class文件，讀取這個文件中的二進制數(shù)據(jù)，然后把APPMain類的類信息存放到運行時數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)中，然后在棧里面執(zhí)行main()方法。

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