【JVM调优实战100例】01——JVM的介绍与程序计数器

前 言
作者简介：半旧518，长跑型选手，立志坚持写10年博客，专注于java后端
专栏简介：实战案例驱动介绍JVM知识，教你用JVM排除故障、评估代码、优化性能
文章简介：介绍JVM的作用、JVM、JRE、JDK的区别，常见的JVM与JVM学习路线

1.JVM简介

1.1 JVM的作用

JVM的作用如下：

• 一次编写，处处运行
• 自动管理内存，垃圾回收
• 数组下标越界检查，如果允许使用数组下标越界的内存分配方式，那么就可能出现内容覆盖的情况，因此JVM为数组下标越界检查提供了支持机制。
• 提供多态的底层支持。虚方法表存放着各个方法的实际入口地址。如果某个方法在子类中没有被重写，那子类的虚方法表里面的地址入口和父类相同方法的地址入口是一致的，都指向父类的实际入口地址。如果子类重写了这个方法，子类方法表中的地址将会替换为指向子类实现版本的入口地址。

1.2 JVM、JRE、JDK

三者的区别、联系如下图。

1.3 常见的JVM

JVM遵守一系列规范，如有需要，可以自己开发一个JVM，很多大公司有自己的JVM，常见的JVM如下表。其底层实现不尽相同，我们接下来都是针对Hotspot进行讲解。

1.4 JVM的学习路线

如下图，JVM主要包括三个部分：类加载器，JVM内存结构与执行引擎。一个类经过编译后，必须有类加载器进行加载。类被放在方法区，类的实例对象则被放在堆中，堆中对象在调用方法时会用到虚拟机栈、程序计数器和本地方法栈。方法执行时，每行代码由执行引擎中的程序解释器解释执行，方法中的热点代码(频繁调用)会由JIT即时编译器进行优化编译，GC则负责对堆中不再被引用的对象进行垃圾回收。有时JVM还需要与操作系统进行交互，本地方法接口负责这一职责。学习时将按照由易到难的顺序，如下图标注学习：先学习JVM的内存结构，在介绍垃圾回收的过程，再学习java编译过程(如优化)，再学习类加载的过程与常见的类加载器，最后介绍程序运行时的优化，即解释器与即时编译器部分。

2.程序计数器

作用：

程序计数器的作用就是记住程序下一条要执行的jvm指令的地址。计算机中java代码到执行的过程是：源代码转为字节码，二进制字节码转为jvm指令，交给解释器，解释器通过程序计数器获取要解释的字节码地址，将指令转为机器码，由CPU执行；同时程序计数器移到了下一条要执行的指令。java是多线程的，正是程序计数器保证了如果线程失去了cpu，重新获取cpu后解释器就可以知道下一条要执行的指令在哪。

程序计数器具有如下特点：

线程私有，每一个线程都有自己的程序计数器，记录当前线程代码执行到哪了。

java虚拟机中唯一一个不会存在内存溢出的部分。