還是繼續(xù)說一下java虛擬機(jī)，為什么呢？因?yàn)槲译S意翻著別人的博客一不小心看到有關(guān)jvm的一點(diǎn)新的東西，挺有趣的，就按照我的理解分享一下；

還記得以前學(xué)過一首詩(shī)，“看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同”，這一句詩(shī)的內(nèi)在含義有的時(shí)候真的會(huì)讓你猛然驚醒，進(jìn)而如獲至寶！的確，有的時(shí)候換一個(gè)角度看問題，你會(huì)發(fā)現(xiàn)不一樣的世界。

我們平常學(xué)java的時(shí)候肯定涉及到了進(jìn)程，多線程的概念，但是有沒有想過操作系統(tǒng)也有進(jìn)程和線程的概念，兩者有關(guān)系嗎？假如我們視角放高一點(diǎn)，以操作系統(tǒng)的角度看看一個(gè)java程序的運(yùn)行，又會(huì)是什么樣子的呢？jvm在將字節(jié)碼文件翻譯成機(jī)器碼之后怎么會(huì)調(diào)用cpu呢？自己調(diào)用的還是假借了誰的手呢？jvm在操作系統(tǒng)中到底扮演著一個(gè)什么角色呢？還有最基本的一個(gè)問題，操作系統(tǒng)是什么？

下面我們就來把這些東西整個(gè)的給串一下，當(dāng)然，具體的細(xì)節(jié)還要每個(gè)人自己去研究；

1.簡(jiǎn)單看看操作系統(tǒng)

水平有限，不可能對(duì)操作系統(tǒng)理解得那么透徹，只是說說我自己的理解吧！

一說起操作系統(tǒng)大家肯定既陌生又賊熟悉，為什么呢？因?yàn)槲覀兘?jīng)常使用操作系統(tǒng)，比如windows系列，unix系列，macos等等，我們每天一打開電腦首先就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)操作系統(tǒng)，但是又有幾個(gè)人真的能了解透徹操作系統(tǒng)呢？我們總是在操作系統(tǒng)中用著幾個(gè)最常見的應(yīng)用，qq、LOL、淘寶、360、優(yōu)酷等等軟件，然而我們卻很少關(guān)注操作系統(tǒng)到底能干什么，假如沒有操作系統(tǒng)會(huì)怎么樣？

我們現(xiàn)在用的所有計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)都是由馮•諾依曼計(jì)算機(jī)演變過來的，下面我們簡(jiǎn)單看看馮諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)：

我們可以看看，我們使用電腦基本就是用這幾部分，有這幾部分足夠我們運(yùn)行一個(gè)程序了?。∧敲?，我們需要操作系統(tǒng)干嘛呢？

首先我們要考慮到一點(diǎn)，由于運(yùn)算器是能識(shí)別二進(jìn)制碼，所以我們?cè)谳斎朐O(shè)備中只能輸入很多很多的0和1組成的代碼，這樣的代碼簡(jiǎn)直就是一股泥石流，讓人絕望，然而早期的計(jì)算機(jī)還就是這樣編程的，通過我們?nèi)斯さ姆绞綄懞芏嗟?和1去對(duì)那些屏幕、cpu等硬件的驅(qū)動(dòng)程序（比如聲音驅(qū)動(dòng)、顯卡驅(qū)動(dòng)，再驅(qū)動(dòng)程序再底層其實(shí)就是用高低電位去使得硬件發(fā)生變化）發(fā)出指令進(jìn)行操作；這個(gè)時(shí)候可沒有什么線程什么的，沒有cpu等待時(shí)間什么的，可想而知效率感人！

在操作系統(tǒng)沒有出來的時(shí)候編程真的很痛苦，一般人真干不了！過了很多年之后，終于有了操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)軟件，我們可以簡(jiǎn)單的把操作系統(tǒng)看作是對(duì)這些驅(qū)動(dòng)的封裝，在操作系統(tǒng)內(nèi)部（可以叫做內(nèi)核）提供了兩類接口，一類是只要那些硬件驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了這些接口，操作系統(tǒng)就通過這些接口使用那些硬件設(shè)備；然后另一類接口就是給我們程序員去實(shí)現(xiàn)的，我們只需要面向這些接口編程我們就可以間接的操作硬件！

而我們熟悉的JVM就是實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)提供的給程序員實(shí)現(xiàn)的那一類接口，而JVM又向JAVA程序員提供了一些java api，我們只需要按照java api就能間接的通過jvm對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)驅(qū)動(dòng)發(fā)指令，最后就是可以對(duì)那些硬件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

于是我們可以看看下面這個(gè)圖（暫時(shí)忽略UNIX命令和庫(kù)），這個(gè)圖中用戶編寫的應(yīng)用程序可以看作是JVM，JVM可以根據(jù)操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用接口對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核發(fā)出一些指令，內(nèi)核就會(huì)調(diào)用硬件的驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ布M(jìn)行一些操作，比如讀取文件數(shù)據(jù)、向文件中寫入數(shù)據(jù)等等

由于操作系統(tǒng)提供了這么強(qiáng)大的功能，于是我們現(xiàn)在幾乎所有的編程語(yǔ)言都是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程，然后通過解釋器這類東西將我們寫的程序轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的機(jī)器碼，然后調(diào)用操作系統(tǒng)接口，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的操作。

順便一提，這里用戶編寫的應(yīng)用程序我們就可以看作是QQ，優(yōu)酷，酷狗音樂等等軟件，如果是單核cpu，你同時(shí)打開多個(gè)應(yīng)用，那么cpu會(huì)來回在多個(gè)應(yīng)用切換，只是由于切換時(shí)間太短，我們感覺不到，還以為是同時(shí)運(yùn)行的！就好像電影，其實(shí)電影是一張張圖每隔零點(diǎn)幾秒進(jìn)行翻頁(yè)，但是我們眼睛察覺不出來，還有我們鼠標(biāo)移動(dòng)在屏幕上移動(dòng)，為什么這么流暢呢？因?yàn)槲覀兊钠聊幻扛袅泓c(diǎn)幾秒就刷新一次，當(dāng)然我們察覺不出來。

現(xiàn)在我們看看操作系統(tǒng)的定義：是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度，以及方便用戶的程序的集合”，是不是有點(diǎn)懂了，我們繼續(xù)往下看！

2.操作系統(tǒng)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)

我們可以簡(jiǎn)單看看操作系統(tǒng)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，一般查資料我們看到的是下圖這樣的，我們肯定看不懂！瑪?shù)?，這都是什么鬼，除了那個(gè)棧和堆其他的都不知道干嘛的！

于是我們可以稍作修改，去掉一些不利于我們理解的東西，如下圖所示，是不是就熟悉了一點(diǎn)了，貌似跟jvm的內(nèi)存結(jié)構(gòu)很像?。。?！

我們把硬盤和操作系統(tǒng)的PC寄存器添加上去試試效果，下圖所示！有沒有似曾相識(shí)的感覺，對(duì)的，jvm跟這個(gè)幾乎一模一樣，這里的硬盤其實(shí)就是相當(dāng)于jvm的方法區(qū)（方法區(qū)也叫做永久代，看名字就知道是可以永久保存的?。。?，還有jvm中的本地方法棧不在jvm的內(nèi)存結(jié)構(gòu)中，原來在這里啊，其實(shí)指的就是操作系統(tǒng)的棧；

操作系統(tǒng)的PC寄存器和jvm的PC寄存器用處差不多，是記錄當(dāng)前CPU運(yùn)行命令的地址；

3.jvm在操作系統(tǒng)中的角色

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當(dāng)我們?cè)陔娔X桌面上雙擊了QQ，那么QQ這個(gè)應(yīng)用就會(huì)啟動(dòng)，操作系統(tǒng)就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，然后會(huì)在操作系統(tǒng)的堆中為這個(gè)進(jìn)程開辟空間，用于存放該進(jìn)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；

對(duì)操作系統(tǒng)來說，JVM和這個(gè)QQ應(yīng)用沒有什么兩樣，一視同仁，于是我們可以得到這樣的一個(gè)圖：

最后我們?cè)侔裫vm中的內(nèi)存結(jié)構(gòu)完善一下，如下圖：

看到這里，我們不禁的笑了，原來jvm就是按照操作系統(tǒng)的樣子做了一遍，假如我們站在操作系統(tǒng)角度看，jvm其實(shí)就是一個(gè)平常的應(yīng)用；假如我們站在java字節(jié)碼文件的角度看，其實(shí)jvm就相當(dāng)于一個(gè)操作系統(tǒng)，把字節(jié)碼文件放進(jìn)了jvm這個(gè)虛擬操作系統(tǒng)的硬盤中（方法區(qū)）中，然后jvm中對(duì)方法區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、創(chuàng)建對(duì)象等后續(xù)各種操作；

操作系統(tǒng)棧和jvm?；疽粯?；操作系統(tǒng)堆和jvm堆基本也一樣，但是釋放內(nèi)存的方式有點(diǎn)差異，操作系統(tǒng)的堆是要程序員手動(dòng)釋放，而jvm的堆是靠gc自動(dòng)清理；

現(xiàn)在我們?cè)侔俣纫幌驴纯磈vm的定義，現(xiàn)在應(yīng)該知道jvm是個(gè)什么東西了吧！哈哈

4.方法區(qū)中的信息

雖然我們之前簡(jiǎn)要的說了方法區(qū)中的數(shù)據(jù)就是有關(guān)于類的基本信息，靜態(tài)變量和常量池，但是說得比較籠統(tǒng)；

現(xiàn)在我們?cè)倩仡^看看jvm方法區(qū)中存的具體是什么信息：

（1）類信息

（2）字段信息

（3）方法信息

（4）常量池

（5）靜態(tài)變量

（6）一個(gè)到Class對(duì)象的引用

（7）一個(gè)到加載該類的類加載器的引用

（8）方法表（有的JVM有，有的JVM沒有）：這是一個(gè)數(shù)組，保存了該類在堆中創(chuàng)建的所有對(duì)象的實(shí)例方法的引用，但是比較耗內(nèi)存，所以有的jvm設(shè)計(jì)者沒有設(shè)計(jì)這個(gè)方法表；

對(duì)應(yīng)的java代碼如下：

public final class com.wyq.test.ClassStruct extends Object implements Serializable {//1.類信息：包括訪問修飾符，全類名,父類名，實(shí)現(xiàn)接口等
 //2.對(duì)象字段信息：包括訪問修飾符，類型，字段名
 private String name;
 private int id;
 
 //4.常量池：常量和一些符號(hào)引用
 public final int CONST_INT=0;
 public final String CONST_STR="CONST_STR";
 
 //5.靜態(tài)變量
 public static String static_str="static_str";
 
 
 //3.方法信息：包括修飾符，方法返回值，方法名，局部變量，方法體（花括號(hào)中的內(nèi)容）
 public static final String getStatic_str (){
  return ClassStruct.static_str;
 }}

可以清楚的看到其實(shí)方法區(qū)中保存的就是將字節(jié)碼文件中的所有信息！ 　　

5.java程序執(zhí)行流程

現(xiàn)在我們結(jié)合操作系統(tǒng)的知識(shí)和上圖看看我們運(yùn)行一個(gè)java程序，電腦中到底是干了什么？就不考慮緩存了。。。

1.我們?cè)贓clpse中寫完一個(gè)java源程序，必須要Ctrl+S保存一下，這個(gè)動(dòng)作就是將源程序保存到電腦硬盤中；

2.然后我們運(yùn)行一個(gè)main方法，這個(gè)時(shí)候編譯器就會(huì)將硬盤中的源程序讀取到內(nèi)存并編譯成字節(jié)碼文件（注意這個(gè)字節(jié)碼文件不一定非要是本計(jì)算機(jī)編譯的，只要是符合字節(jié)碼文件格式的字節(jié)碼文件都行，別人電腦傳給你的肯定可以；這符合java一處編譯到處運(yùn)行的原則）

3.我們運(yùn)行一個(gè)main方法的同時(shí)，對(duì)操作系統(tǒng)來說就是新創(chuàng)建了一個(gè)進(jìn)程，就要在操作系統(tǒng)的堆中申請(qǐng)這個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間，我們把這塊內(nèi)存空間稱為JVM（注意，假如運(yùn)行兩個(gè)java程序那么這里就會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)jvm的內(nèi)存空間）

4.jvm實(shí)例創(chuàng)建成功，就會(huì)在這個(gè)實(shí)例之中的內(nèi)存空間進(jìn)行分配，java棧，java堆，方法區(qū)等

5.由于類裝載子系統(tǒng)，會(huì)把類加載器先加載到j(luò)ava堆中，然后類加載器根據(jù)我們的java源程序類名去指定路徑中去加載字節(jié)碼文件（雙親委托機(jī)制），放入方法區(qū)中

6.由執(zhí)行引擎去執(zhí)行這個(gè)字節(jié)碼文件，伴隨著驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析和初始化，最終在java堆中生成了Class對(duì)象和實(shí)例化對(duì)象。

7.假如調(diào)用本地方法（就是Native修飾的方法）就會(huì)涉及到本地方法棧（和java棧作用差不多，壓棧和彈棧），在操作系統(tǒng)棧中壓入棧幀，假如在本地方法中還調(diào)用java中的方法，這個(gè)時(shí)候在操作系統(tǒng)的棧中壓入一個(gè)棧幀，然后下一個(gè)棧幀卻到了jvm的棧中，很有趣的一個(gè)東西。

8.我們方法調(diào)用完畢，棧中棧幀彈出，棧清理完畢；然后gc會(huì)對(duì)java堆中對(duì)象進(jìn)行回收釋放內(nèi)存空間，然后gc還會(huì)對(duì)方法區(qū)進(jìn)行清理，自此jvm中的內(nèi)存空間清理完畢；

9 操作系統(tǒng)堆jvm進(jìn)行清理，jvm進(jìn)程結(jié)束。

總結(jié)：

由于對(duì)操作系統(tǒng)的理解還處于比較懵懂的狀態(tài)，所以文中可能會(huì)有很多詞語(yǔ)運(yùn)用不當(dāng)，很慚愧，以后肯定會(huì)抽個(gè)時(shí)間慢操作系統(tǒng)整個(gè)的學(xué)習(xí)一遍的，希望這一天不要來的太遲，哈哈哈

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