JVM代碼運(yùn)行邏輯解讀

更新時(shí)間：2025年04月18日 09:18:44 作者：墮落年代

這篇文章主要介紹了JVM代碼運(yùn)行邏輯,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助,如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

JVM代碼運(yùn)行邏輯

理解一個(gè)Java程序在JVM中的執(zhí)行流程，有助于深入理解JVM內(nèi)存管理和運(yùn)行機(jī)制。

讓我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的Java代碼示例，結(jié)合JVM的各個(gè)內(nèi)存區(qū)域和執(zhí)行過(guò)程，逐步分析一個(gè)Java程序在JVM中的執(zhí)行邏輯。

示例代碼

public class HelloWorld {
    // 靜態(tài)變量存放在方法區(qū)
    private static String greeting = "Hello, World!";
    
    // 成員變量存放在堆內(nèi)存
    private int number;

    public HelloWorld(int number) {
        this.number = number;
    }

    // main方法存放在方法區(qū)，局部變量在棧上
    public static void main(String[] args) {
        // 局部變量存放在虛擬機(jī)棧
        int localNumber = 10;

        // 對(duì)象存儲(chǔ)在堆，引用變量存在棧中
        HelloWorld hello = new HelloWorld(localNumber);

        // 調(diào)用方法并傳遞引用
        hello.printGreeting();
    }

    // 實(shí)例方法也存放在方法區(qū)
    public void printGreeting() {
        System.out.println(greeting + " Number: " + number);
    }
}

執(zhí)行過(guò)程分析

1.類(lèi)加載

程序開(kāi)始時(shí)，JVM 會(huì)通過(guò)類(lèi)加載器（ClassLoader）加載 HelloWorld 類(lèi)的字節(jié)碼文件（HelloWorld.class）到方法區(qū)中。

方法區(qū)（Java 8 以后叫元空間 Metaspace）：存放類(lèi)的信息，如類(lèi)的字節(jié)碼、靜態(tài)變量、方法信息（main 方法、printGreeting 方法等），以及常量池（如字符串常量池存儲(chǔ) "Hello, World!"）。
靜態(tài)變量 greeting 存放在方法區(qū)，main 方法的字節(jié)碼也會(huì)存儲(chǔ)在方法區(qū)。

2.JVM 啟動(dòng) main 方法

JVM 啟動(dòng)后，它首先尋找 HelloWorld 類(lèi)的 main 方法，執(zhí)行這個(gè)方法是程序的入口。此時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)用于 main 方法的棧幀（Stack Frame），這個(gè)棧幀會(huì)存放 main 方法中的局部變量。

int localNumber = 10;

虛擬機(jī)棧（JVM Stack）：main 方法的棧幀存放在虛擬機(jī)棧中。局部變量 localNumber 的值（10）也存儲(chǔ)在這個(gè)棧幀中。

3.對(duì)象分配

執(zhí)行 HelloWorld hello = new HelloWorld(localNumber); 時(shí)，JVM 會(huì)在堆內(nèi)存中分配一個(gè)新的 HelloWorld 對(duì)象，存儲(chǔ)這個(gè)對(duì)象的實(shí)例變量。

堆內(nèi)存（Heap）：new HelloWorld(10) 會(huì)在堆中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象實(shí)例，并為 number 分配存儲(chǔ)空間。number 的值（10）被初始化并存放在堆中。
hello 變量本身是一個(gè)引用，它存儲(chǔ)在 main 方法的棧幀中，指向堆中的 HelloWorld 對(duì)象。

4.方法調(diào)用

當(dāng)執(zhí)行 hello.printGreeting(); 時(shí)，JVM 會(huì)為 printGreeting 方法創(chuàng)建一個(gè)新的棧幀，并將 hello 作為隱含的 this 傳遞給該方法。

虛擬機(jī)棧（JVM Stack）：printGreeting 方法的棧幀存儲(chǔ)局部變量和操作數(shù)棧，包括引用 this（指向堆中的 HelloWorld 對(duì)象）。
在 printGreeting 中，JVM 會(huì)從堆內(nèi)存中取出 number 的值（10），從方法區(qū)中的字符串常量池取出 "Hello, World!"，并執(zhí)行 System.out.println。

5.輸出操作

System.out.println(greeting + " Number: " + number);

這行代碼通過(guò) System.out 調(diào)用來(lái)輸出內(nèi)容到控制臺(tái)。

最終，控制臺(tái)會(huì)輸出：

Hello, World! Number: 10

方法區(qū)：greeting 是一個(gè)靜態(tài)變量，它在類(lèi)加載時(shí)就已經(jīng)存儲(chǔ)在方法區(qū)。"Hello, World!" 存儲(chǔ)在字符串常量池中。
堆內(nèi)存：this.number 的值（10）從堆中獲取。

6.垃圾回收（GC）

當(dāng) main 方法執(zhí)行結(jié)束后，main 方法的棧幀被銷(xiāo)毀，局部變量 hello 的引用也會(huì)隨之消失。如果沒(méi)有其他地方再引用堆中的 HelloWorld 對(duì)象，那么垃圾回收器（GC）會(huì)認(rèn)為它是不可達(dá)對(duì)象，從而在合適的時(shí)候?qū)υ搶?duì)象進(jìn)行回收，釋放它占用的堆內(nèi)存。

內(nèi)存區(qū)域的角色總結(jié)

1.方法區(qū)（元空間 Metaspace）：

存儲(chǔ)類(lèi)的元數(shù)據(jù)、靜態(tài)變量和常量池信息。
靜態(tài)變量 greeting 和方法的字節(jié)碼存儲(chǔ)在這里。

2.堆內(nèi)存（Heap Memory）：

存儲(chǔ)所有對(duì)象實(shí)例和數(shù)組。
HelloWorld 對(duì)象實(shí)例存儲(chǔ)在堆內(nèi)存中，實(shí)例變量 number 也存在堆中。

3.虛擬機(jī)棧（JVM Stack）：

每個(gè)線程都會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的棧，用來(lái)存儲(chǔ)方法調(diào)用的局部變量和操作數(shù)棧。
main 方法和 printGreeting 方法的棧幀存儲(chǔ)在虛擬機(jī)棧中，局部變量如 localNumber 和 hello 引用都在棧中。

4.程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）：