A Java Virtual Machine (JVM) a Java Runtime Environment (JRE) alapvető összetevője, amely lehetővé teszi a Java programok bármilyen platformon történő módosítás nélküli futtatását. A JVM tolmácsként működik a Java bájtkód és a mögöttes hardver között, amely biztosítja a Java híres Write Once Run Anywhere (WORA) képességét.

• Java forrás (.java) -> javac fordítása -> bájtkód (.class)
• A JVM betölti a bájtkódot, ellenőrzi, hogy összekapcsolja-e, majd végrehajtja
• A végrehajtás magában foglalhatja a bájtkód értelmezését vagy a Just-In-Time (JIT) fordítást a forró kód natív gépi kódká alakításához a teljesítmény érdekében.
• A szemétgyűjtés a háttérben fut, hogy visszanyerje a memóriát a nem használt objektumokból

A JVM építészete

Az alábbi kép a JVM architektúráját és kulcsfontosságú összetevőit mutatja be.

A JVM Architecture összetevői

Most részletesen tárgyaljuk a JVM egyes összetevőit.

java hello world példa

1. Osztálybetöltő alrendszer

Főleg három tevékenységért felelős. 

1. Betöltés

• Beolvassa a .class fájlokat és tárolja az osztály metaadatait a Method Area területen.
• Létrehoz egy osztály objektumot a kupacban, amely a betöltött osztályt képviseli.

class GFG{    static{    System.out.println('GFG class is loaded by the JVM!');  }  public void display(){    System.out.println('Method of GFG class is executed.');  } } public class Test{  public static void main(String[] args) throws Exception{    System.out.println('Main method started.');  // Loading the class explicitly using Class.forName()  Class.forName('GFG');  System.out.println('Class loaded successfully.');  // Creating object to execute method  GFG obj = new GFG();  obj.display();  } } 

Main method started. GFG class is loaded by the JVM! Class loaded successfully. Method of GFG class is executed. 

Jegyzet: Minden feltöltöttnél .osztály csak fájl egy az osztály objektuma létrejön.

2. Összekapcsolás: Felelős a betöltött osztály végrehajtásra való felkészítéséért. Három lépést tartalmaz:

• Ellenőrzés: Biztosítja, hogy a bájtkód megfeleljen a JVM-szabályoknak, és biztonságos legyen a végrehajtása.
• Készítmény: Memóriát foglal le a statikus változóknak, és alapértelmezett értékeket rendel hozzá.
• Felbontás: A szimbolikus hivatkozásokat közvetlen hivatkozásokká alakítja a memóriában.

3. Inicializálás

• Valódi értékeket rendel a statikus változókhoz.
• Végrehajtja az osztályban meghatározott statikus blokkokat.

Osztálybetöltő típusok

• Bootstrap osztálybetöltő: Betölti az alapvető Java osztályokat (JAVA_HOME/lib).
• Kiterjesztési osztály betöltő: Osztályokat tölt be a bővítmények könyvtárából (JAVA_HOME/jre/lib/ext).
• Rendszer/alkalmazásosztály betöltő: Osztályokat tölt be az alkalmazás osztályútvonaláról.

// Java code to demonstrate Class Loader subsystem public class Geeks  {  public static void main(String[] args)  {  // String class is loaded by bootstrap loader and  // bootstrap loader is not Java object hence null  System.out.println(String.class.getClassLoader());  // Test class is loaded by Application loader  System.out.println(Geeks.class.getClassLoader());  } } 

null jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@8bcc55f 

2. JVM memóriaterületek

• Módszer területe: Osztályszintű információkat tárol, például osztálynév szülő osztálymetódus-változókat és statikus adatokat. Megosztva a JVM-en.
• Halom területe: Minden objektumot tárol. Megosztva a JVM-en.
• Stack terület: Minden szálnak megvan a maga futásidejű verem; a metódushívásokat veremkeretekben tárolja. Megsemmisül, amikor a szál véget ér.
• PC regisztrációk: Tartsa meg az aktuálisan végrehajtott utasítás címét minden szálhoz.
• Natív metódushalmok: Minden szálnak külön verem van a natív metódusok végrehajtásához.

3. Végrehajtó motor 

A végrehajtó motor végrehajtja a .class (bytecode) kódot. Soronként olvassa be a bájtkódot, felhasználja a különböző memóriaterületeken található adatokat és információkat, és utasításokat hajt végre. Három részre osztható:

e-r modell diagram

• Tolmács: Soronként értelmezi a bájtkódot, majd végrehajtja. Ennek az a hátránya, hogy amikor egy metódust többször is meghívnak, minden alkalommal, amikor értelmezésre van szükség.
• Just-In-Time fordító (JIT): A tolmácsok hatékonyságának növelésére szolgál. A teljes bájtkódot lefordítja és natív kódra változtatja, így amikor az értelmező ismétlődő metódushívásokat lát, a JIT közvetlen natív kódot biztosít az adott részhez, így nincs szükség újraértelmezésre, így a hatékonyság javul.
• Szemétgyűjtő: Megsemmisíti a nem hivatkozott objektumokat. A szemétgyűjtőről bővebben itt olvashat Szemétgyűjtő .

4. Java natív interfész (JNI)

Ez egy interfész, amely együttműködik a Native Method Libraries-ekkel, és biztosítja a végrehajtáshoz szükséges natív könyvtárakat (C C++). Lehetővé teszi, hogy a JVM C/C++ könyvtárakat hívjon, és C/C++ könyvtárak hívják, amelyek hardverspecifikusak lehetnek.

5. Natív módszerkönyvtárak

Ezek a natív metódusok végrehajtásához szükséges natív könyvtárak gyűjteményei. Ezek közé tartoznak a C és C++ nyelveken írt könyvtárak.