结构
| 阶段 | 类加载子系统 | 运行时数据区 | 执行引擎 |
|---|
| 加载 | 加载.class文件 | 类的元信息存入方法区 | - |
| 连接 | 验证、准备、解析 | 方法区分配静态变量内存 | - |
| 初始化 | - | 方法区更新静态变量值 | 执行<clinit>()方法 |
| 对象创建 | - | 堆分配对象内存 | 调用<init>()构造器 |
| 方法调用 | - | 虚拟机栈管理栈帧、PC 寄存器记录位置 | 解释/JIT 执行字节码 |
| GC | - | 堆内存标记/清理 | 垃圾回收器运行 |
| 类卸载 | 卸载类加载器 | 方法区释放类元信息 | - |
工作流程
编译阶段
- 目标：源代码(.java) → 字节码(.class)
- 实现方式：通过 javac 编译器将 Java 源码编译成平台无关的字节码文件，实际项目中一般通过 Maven 的 compile 命令执行了 javac 编译
类加载 Loading
- 目标：给 Class 在方法区分配内存空间，将.class 文件从 硬盘 → 内存，并将类的结构信息存入方法区，java.lang.Class 类对象存入堆区
- 实现方式：通过类加载器（ClassLoader）将字节码加载到内存，将类的结构信息（方法、字段、常量池等）存入方法区，并在堆中生成 Class 对象（类的元信息）
链接阶段 Linking
- 目标：.class 文件在内存中二次加工
- 验证阶段：检查字节码是否符合 JVM 规范
- 准备阶段：在方法区中为类变量（static 变量）分配内存并附初始值
- 解析阶段：将 “当前加载的类的常量池中的符号引用” 转为 “直接引用”
初始化 Initialization
- 执行引擎从方法区读取类的构造器方法（**()方法）**字节码
- 在虚拟机栈创建栈帧
- 初始化静态变量和静态代码块（static）
- 更新方法区中的静态变量值
运行阶段（执行引擎）
- 解释执行：解释器逐行解释字节码为机器码
- 即时编译：JIT 编译器优化热点代码为本地机器码，方便反复执行
- 垃圾回收：垃圾回收器自动管理堆内存回收，回收无用对象
最终运行
- 机器码直接执行：优化后的机器码由CPU直接运行，实现跨平台能力（依赖不同系统的JVM适配）
内存区
- 方法区（Method Area，元空间）存储已加载的类信息（
HelloWorld）、方法代码、常量池等 - 堆（Heap）：存储 对象实例，如
String 对象 "Hello, Java!" - JVM 栈（Stack）：存储 “方法栈帧”，包括局部变量表、操作数栈、方法返回地址等，每个线程有自己的栈
- 本地方法栈（Native Method Stack）：存储本地方法（如
write()方法） - 程序计数器（PC Register）：记录当前线程执行的 JVM 指令地址
工作流程示例
- 编译阶段：javac 编译器将 java 源代码编译为字节码文件（通过 javac 编译器执行，不属于 JVM 范畴）
- **类加载阶段（Loading）：**类加载器将 .class 文件加载进内存，生成 Class 对象，类结构信息存入方法区。
- 链接阶段（Linking）
- 验证：校验字节码格式、安全性
- 准备：为静态变量分配内存并赋默认值
- 解析：符号引用 → 直接引用
- **初始化阶段（Initialization）：**执行 () 方法，赋值静态变量 & 静态代码块逻辑
- 运行阶段
- 执行引擎会通过解释器将字节码一条条翻译为机器码并立即执行
- 当方法调用频繁达到“热点”阈值时，JIT 编译器会将其编译为本地机器码，并存放在代码缓存区（Code Cache）用于服用从而提升性能
- 内存不足时会触发 GC，先是 Minor GC 回收新生代，若仍不足则执行 Major GC 或 Full GC 来清理老年代甚至方法区。
