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Java虚拟机介绍

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1 JVM内部结构 JVM specification中的JVM内部结构。如下图：

说明： 由所有线程共享的数据区 线程隔离的数据区

JVM主要包括两个子系统和两个组件：Class loader(类装载器)子系统，Execution

engine(执行引擎)子系统；Runtime data area(运行时数据区域)组件，Native interface(本地接口)组件。 Class loader子系统的作用：根据给定的全限定名类名(如java.lang.Object)来装载class文件的内容到Runtime data area中的method area(方法区域)。Java程序员可以extendsjava.lang.ClassLoader类来写自己的Class loader。 Execution engine子系统的作用：执行classes中的指令。任何JVM specification实现(JDK)的核心是Execution engine，换句话说：Sun 的JDK 和IBM的JDK好坏主要取决于他们各自实现的Execution engine的好坏。每个运行中的线程都有一个Execution engine的实例。 Native interface组件 ：与native libraries交互，是其它编程语言交互的接口。 Runtime data area 组件：这个组件就是JVM中的内存。Runtime data area 主要包括五个部分：Heap (堆), Method Area(方法区域),Java Stack(java的栈), Program Counter(程序计数器), Native method stack(本地方法栈)。Heap 和MethodArea是被所有线程的共享使用的；而Java stack, Program counter 和Native method stack是以线程为粒度的，每个线程独自拥有。

1.1 heap Java程序在运行时创建的所有类实例或数组都放在同一个堆中。而一个Java虚拟实例中只存在一个堆空间，因此所有线程都将共享这个堆。每一个java程序独占一个JVM实例，因而每个java程序都有它自己的堆空间，它们不会彼此干扰。但是同一java程序的多个线程都共享着同一个堆空间，就得考虑多线程访问对象（堆数据）的同步问题。（这里可能出现的异常java.lang.OutOfMemoryError:Java heapspace）

1.2 Method area 在Java虚拟机中，被装载的class的信息存储在Method area的内存中。当虚拟机装载某个类型时，它使用类装载器定位相应的class文件，然后读入这个class文件内容并把它传输到虚拟机中。紧接着虚拟机提取其中的类型信息，并将这些信息存储到方法区。该类型中的类（静态）变量同样也存储在方法区中。与Heap一样，method area是多线程共享的，因此要考虑多线程访问的同步问题。比如，假设同时两个线程都企图访问一个名为Lava的类，而这个类还没有内装载入虚拟机，那么，这时应该只有一个线程去装载它，而另一个线程则只能等待。（这里可能出现的异常java.lang.OutOfMemoryError: PermGen full）

1.3 Java stack Java stack以帧为单位保存线程的运行状态。虚拟机只会直接Java stack执行两种操作：以帧为单位的压栈或出栈。每当线程调用一个方法的时候，就对当前状态作为一个帧保存到java stack中(压栈)；当一个方法调用返回时，从java stack弹出一个帧(出栈)。栈的大小是有一定的限制，这个可能出现StackOverFlow问题。 1.4 Program counter 每个运行中的Java程序，每一个线程都有它自己的PC寄存器，也是该线程启动时创建的。PC寄存器的内容总是指向下一条将被执行指令的地址，这里的地址可以是一个本地指针，也可以是在方法区中相对应于该方法起始指令的偏移量。

1.5 Native method stack 对于一个运行中的Java程序而言，它还能会用到一些跟本地方法相关的数据区。当某个线程调用一个本地方法时，它就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。本地方法可以通过本地方法接口来访问虚拟机的运行时数据区，不止如此，它还可以做任何它想做的事情。比如，可以调用寄存器，或在操作系统中分配内存等。总之，本地方法具有和JVM相同的能力和权限。(这里出现JVM无法控制的内存溢出问题native heap OutOfMemory)

2 JVM内存管理 2.1 内存分区管理 JVM的早期版本并没有进行分区管理；这样的后果是JVM进行垃圾回收时，不得不扫描JVM所管理的整片内存，所以搜集垃圾是很耗费资源的事情，也是早期JAVA程序的性能低下的主要原因。随着JVM的发展，JVM引进了分区管理的机制。 采用分区管理机制的JVM将JVM所管理的所有内存资源分为2个大的部分。永久存储区（Permanent Space）和堆空间（The Heap Space）。其中堆空间又分为新生区（Young (New)generation space）和养老区（Tenure (Old) generation space），新生区又分为伊甸园（Eden space），幸存者0区（Survivor0 space）和幸存者1区（Survivor 1 space）。具体分区如下图：  永久存储区（Permanent Space）：永久存储区是JVM的驻留内存，用于存放JDK自身所携带的Class,Interface的元数据，应用服务器允许必须的Class,Interface的元数据和Java程序运行时需要的Class和Interface的元数据。被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭JVM时，释放此区域所控制的内存。  堆空间（The Heap Space）：是JAVA对象生死存亡的地区，JAVA对象的出生，成长，死亡都在这个区域完成。堆空间又分别按JAVA对象的创建和年龄特征分为养老区和新生区。  新生区（Young (New) generation space）：新生区的作用包括JAVA对象的创建和从JAVA对象中筛选出能进入养老区的JAVA对象。  伊甸园（Eden space）：JAVA对空间中的所有对象在此出生，该区的名字因此而得名。也即是说当你的JAVA程序运行时，需要创建新的对象，JVM将在该区为你创建一个指定的对象供程序使用。创建对象的依据即是永久存储区中的元数据。  幸存者0区（Survivor 0 space）和幸存者1区（Survivor1 space）：当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象；此时JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁工作。同时将伊甸园中的还有其他对象引用的对象移动到幸存者0区。幸存者0区就是用于存放伊甸园垃圾回收时所幸存下来的JAVA对象。当将伊甸园中的还有其他对象引用的对象移动到幸存者0区时，如果幸存者0区也没有空间来存放这些对象时，JVM的垃圾回收器将对幸存者0区进行垃圾回收处理，将幸存者0区中不在有其他对象引用的JAVA对象进行销毁，将幸存者0区中还有其他对象引用的对象移动到幸存者1区。幸存者1区的作用就是用于存放幸存者0区垃圾回收处理所幸存下来的JAVA对象。  养老区（Tenure (Old) generation space）：用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象。

2.2 JVM垃圾回收工作是怎样运作的 首先当启动J2EE应用服务器时，JVM随之启动，并将JDK的类和接口，应用服务器运行时需要的类和接口以及J2EE应用的类和接口定义文件也及编译后的Class文件或JAR包中的Class文件装载到JVM的永久存储区。在伊甸园中创建JVM，应用服务器运行时必须的JAVA对象，创建J2EE应用启动时必须创建的JAVA对象；J2EE应用启动完毕，可对外提供服务。 JVM在伊甸园区根据用户的每次请求创建相应的JAVA对象，当伊甸园的空间不足以用来创建新JAVA对象的时候，JVM的垃圾回收器执行对伊甸园区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到幸存者0区。 如果幸存者0区有足够空间存放则直接放到幸存者0区；如果幸存者0区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对幸存者0区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到幸存者1区。 如果幸存者1区有足够空间存放则直接放到幸存者1区；如果幸存者1区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对幸存1者区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到养老区。 如果养老区有足够空间存放则直接放到养老区；如果养老区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对养老区区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象，并保留那些被其他对象所引用的JAVA对象。如果到最后养老区，幸存者1区，幸存者0区和伊甸园区都没有空间的话，则JVM会报告“JVM堆空间溢出（java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space）”，也即是在堆空间没有空间来创

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java的interpreter.eval原理

java的interpreter.eval原理

java的interpreter.eval原理Java是一种高级编程语言，可以在多个平台上运行。

它的执行过程需要通过解释器来实现。

在Java中，解释器负责将编写的代码转换为可执行的机器指令。

其中，Interpreter类的eval()方法是Java解释器的核心部分，它实现了动态执行Java代码的功能。

本文将详细介绍Java的Interpreter.eval()的原理，并逐步解释其工作原理。

1. 解释器概述解释器是一种将源代码逐行解析并执行的工具。

在Java中，解释器实现了将Java源代码转换为虚拟机可以执行的字节码的功能。

解释器的核心功能是将代码翻译成可执行的机器指令，从而实现对代码的动态执行。

在Java中，Interpreter类就是负责执行这个解释功能的关键部分。

2. Interpreter类简介在Java中，Interpreter类是一个内部类，它属于ng包。

这个类的主要作用是动态执行Java代码。

Interpreter类提供了许多方法，其中包括eval()方法。

eval()方法是Interpreter类中最常用的方法之一，它实现了对Java代码的解析和执行功能。

3. eval()方法的功能eval()方法主要功能是将传入的Java代码作为字符串参数，并将其解析为可执行的机器指令。

Java解释器会运行这些指令，并根据相应的规则执行代码。

eval()方法可以用于执行任意有效的Java表达式和语句，包括变量的声明、赋值语句、条件语句、循环语句等。

4. eval()方法的工作原理eval()方法的原理可以分为以下几个步骤：- 将传入的Java代码作为字符串参数传递给eval()方法。

- 将字符串代码解析为抽象语法树（AST）。

- 根据AST生成对应的字节码。

- 字节码交给Java虚拟机（JVM）进行执行。

5. 解析字符串代码为抽象语法树在eval()方法中，第一步是将传入的字符串代码解析为抽象语法树（AST）。

java 简介 ppt

java 简介 ppt


类装配器 字节码验证器
Xxx.class
解释器
代码生成器 JIT code generator
本地计算机系统
加载代码 — 类装配器 –加载程序运行所需要的所有的类。类装配器将本 地文件系统的类的名字空间与从网络资源来的类 的名字空间分开。这样就限制了特洛伊木马程序 ，因为本地类总是首先加载。
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3.Java虚拟机
JVM提供以下定义： 指令集（Bytecodes 是JVM的机器指令）。 寄存器组 类文件格式 栈 垃圾回收“堆”(实现内存的动态分配和自动回收) 内存区域 Java程序执行时，首先虚拟机对要执行的class文件装 载，然后对字节码进行验证，最后用解释器对字节码解 释执行，下图是jvm的逻辑构造。
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(2)Java语言程序开发过程
Java程序设计语言是一种高级语言，用我们熟悉的字词、 句等表述需要计算机为我们做的事情。程序设计语言都 要经过编译或解释以便能在计算机上运行。同样，使用 Java语言也要经过如下开发流程： ① 编写源程序 在Java程序设计语言中，所有源代码写在一个扩展 名是.java的纯文本文件里。 ② 编译源程序 源文件通过Java编译器(javac.exe)编译成.class文 件。.class文件不包含本地处理器的代码，而是 Java虚拟机机器语言代码。它是一种在Java平台上 被解释器解释的平台无关代码，称之为“字节码”。 12
演示applet和应用程序：（\demo）JavaTM 平台的编 程示例（带源代码）。包括使用 Swing 和其他 Java 基类以及 Java平台调试器体系结构的示例。 样例代码：（\sample）某些 Java API 的编程样例 （带源代码）。 C头文件：（\include）支持使用Java本机界面、 JVMTM 工具界面以及 Java平台的其他功能进行本机 代码编程的头文件。 源代码：（\src.zip）组成 Java 核心 API 的所有 类的 JavaTM 编程语言源文件（即，java.*、 javax.* 和某些 org.* 包的源文件，但不包括 com.sun.* 包的源文件）。
jvm-sandbox原理

jvm-sandbox原理

jvm-sandbox原理jvm-sandbox是一种用于Java虚拟机的安全沙箱，主要作用是防止应用程序对系统产生不良影响。

在使用jvm-sandbox时，可以限制Java应用程序的访问权限，比如限制文件系统访问、网络访问、反射等，从而保证了系统的安全性和稳定性。

jvm-sandbox的实现原理十分简单，主要是通过在Java虚拟机内部创建沙箱来实现的。

沙箱本质上是一个由Java虚拟机加载的安全框架，它将应用程序的代码隔离在虚拟机中，并在一定程度上限制了访问系统资源的权限。

这样，即使应用程序出现了问题，也不会对系统产生不利的影响。

在jvm-sandbox中，分为六个级别的约束，分别是LOW、MEDIUM、HIGH、UNSAFE、NONE以及CUSTOM。

这些约束级别可以根据实际需求进行选择。

约束级别越高，对应的限制也就越严格，但同时也会影响程序的可用性。

因此，在制定约束级别时需要进行权衡。

在jvm-sandbox中，主要通过以下方式实现Java虚拟机的沙箱：1. 使用SecurityManager类SecurityManager是Java虚拟机提供的一个重要的安全机制，它可以控制应用程序的访问权限，包括文件访问、网络访问等。

通过设置SecurityManager的策略，可以限制Java应用程序的操作，从而保证系统的安全性。

2. 使用类加载器类加载器是Java虚拟机的一个组成部分，它主要作用是将类文件进行加载，并在虚拟机中创建对应的类对象。

在使用jvm-sandbox时，可以通过自定义类加载器，并限制其访问权限，从而实现对应用程序的限制。

jvm-sandbox是一个灵活和高效的安全沙箱工具，它可以保护Java应用程序不受外部侵害，从而提高了系统的安全性和稳定性。

使用jvm-sandbox需要注意的一些问题包括：约束级别的权衡、需要保证应用程序的可用性、需要考虑到潜在的安全漏洞等。

因此，在使用jvm-sandbox时需要进行全面的考虑和策划。

深入Java调试体系(JPDA,JDWP)

深入Java调试体系(JPDA,JDWP)

深入Java调试体系: 第1部分，JPDA体系概览JPDA（Java Platform Debugger Architecture）是 Java 平台调试体系结构的缩写，通过 JPDA 提供的 API，开发人员可以方便灵活的搭建 Java 调试应用程序。

JPDA 主要由三个部分组成：Java 虚拟机工具接口（JVMTI），Java 调试线协议（JDWP），以及 Java 调试接口（JDI），本系列将会详细介绍这三个模块的内部细节、通过实例为读者揭开 JPDA 的面纱。

本文是该系列的第一篇，将会着重从整体上介绍 JPDA 的各个组成，阐述它们彼此之间的内在关联。

JPDA 概述所有的程序员都会遇到 bug，对于运行态的错误，我们往往需要一些方法来观察和测试运行态中的环境。

在 Java 程序中，最简单的，您是否尝试过使用System.out.println() 来输出您的 Java 程序的执行中的各种变量状态来发现您的 Java 程序运行时的问题？这种方式方便易用，在一些简单的情况下能够解决您的问题，但是如果当您的程序运行在远程环境上，或者当前环境不允许控制台终端输出（比如，考虑一下虚拟机初始化之时），您无法获取终端输出的时候呢？或者，如果您根本无法本地修改运行您的程序？无须担心，您可以通过很多的调试工具来帮助您解决这个问题，常见的 IDE 都附带一个非常直观简单的调试工具，比如 Eclipse（图 1）就提供一个功能非常全面，操作非常简单的调试器。

图 1. 使用 Eclipse 调试 Java 程序其他的一些常见的 Java IDE，比如 Netbeans 和 IntelliJ 等等也都提供了类似的功能，您甚至能不用 IDE 提供的图形界面，使用 JDK 自带的 jdb 工具，以文本命令的形式来调试您的 Java 程序。

这些形形色色的调试器都支持本地和远程的程序调试，那么它们是如何被开发的？它们之间存在着什么样的联系呢？我们不得不提及 Java 的调试体系—— JPDA 。