八股---7.JVM

1. JVM组成

1.1 JVM由哪些部分组成？运行流程？

难易程度：☆☆☆ 出现频率：☆☆☆☆

Java Virtual Machine：Java 虚拟机，Java程序的运行环境（java二进制字节码的运行环境）
好处：一次编写，到处运行；自动内存管理，垃圾回收机制

程序运行之前，需要先通过编译器将 Java 源代码文件编译成 Java 字节码文件；

程序运行时，JVM 会对字节码文件进行逐行解释，翻译成机器码指令，并交给对应的操作系统去执行。

好处：一次编写，到处运行；自动内存管理，垃圾回收机制

JVM <---> 操作系统（windows、linux）<---> 计算机硬件（cpu、内存条）
java跨平台是因JVM屏蔽了操作系统的差异，真正运行代码的不是操作系统

JVM 主要由四个部分组成：运行流程：
Java 编译器（javac）将 Java 代码转换为字节码（.class 文件）

1. 类加载器（ClassLoader）

负责加载 .class 文件，将 Java 字节码加载到内存中，并交给 JVM 执行

2. 运行时数据区（Runtime Data Area）

管理JVM使用的内存。主要包括：

方法区（Method Area）：存储类的元数据、常量、静态变量等。

堆（Heap）：存储所有对象和数组，垃圾回收器主要回收堆中的对象。

栈（Stack）：每个线程都有一个栈，用于存储局部变量、方法调用等信息。

程序计数器（PC Register）：每个线程有一个程序计数器，指示当前线程正在执行的字节码指令地址。

本地方法栈（Native Method Stack）：支持本地方法的调用（通过 JNI）。
其中方法区和堆是线程共享的，虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器是线程私有的。

3. 执行引擎（Execution Engine）

负责执行字节码，包含：

解释器：逐条解释执行字节码。

JIT 编译器：将热点代码编译为机器码，提高执行效率。

垃圾回收器：回收堆中的不再使用的对象，释放内存。

4. 本地库接口（Native Method Library）

允许 Java 程序通过 java本地接口JNI（Java Native Interface）调用本地方法（如 C/C++ 编写的代码），与底层系统或硬件交互。

1.2 什么是程序计数器？

难易程度：☆☆☆ 出现频率：☆☆☆☆

程序计数器：线程私有的，每个线程一份，内部保存字节码的行号。用于记录正在执行的字节码指令的地址。
每个线程都有自己的程序计数器，确保线程切换时能够继续执行未完成的任务。

1.3 你能给我详细的介绍Java堆吗?

难易程度：☆☆☆ 出现频率：☆☆☆☆

Java堆是 JVM 中用于存储所有对象和数组的内存区域。线程共享的区域。当堆中没有内存空间可分配给实例，也无法再扩展时，则抛出OutOfMemoryError异常。

它被分为：

年轻代（存储新创建的对象），被划分为三部分：
Eden区：大多数新对象的分配区域；
S0 和 S1（两个大小严格相同的Survivor区）：Eden 空间经过 GC 后存活下来的对象会被移到其中一个 Survivor 区域；
老年代：在经过几次垃圾收集后，任然存活于Survivor的对象将被移动到老年代区间。
永久代：JDK 7 及之前，JVM 的方法区（也称永久代），保存的类信息、静态变量、常量、编译后的代码；
元空间：JDK 8 及之后，永久代被 Metaspace（元空间）取代，移除了永久代，把数据存储到了本地内存的元空间中，且其大小不再受 JVM 堆的限制，防止内存溢出。

1.4 什么是虚拟机栈

难易程度：☆☆☆ 出现频率：☆☆☆☆

Java Virtual machine Stacks (java 虚拟机栈)

每个线程在 JVM 中私有的一块内存区域，称为虚拟机栈，先进后出，用于存储方法的局部变量和方法调用信息；

每个栈由多个栈帧（frame）组成，当线程执行方法时，为该方法分配一个栈帧（Stack Frame）；

每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法；