Java Virtual Machine (JVM) ključna je komponenta Java Runtime Environment (JRE) koja omogućuje pokretanje Java programa na bilo kojoj platformi bez modifikacija. JVM djeluje kao tumač između Java bajt koda i temeljnog hardvera pružajući Javinu poznatu sposobnost Write Once Run Anywhere (WORA).

• Java izvor (.java) -> kompilirao javac -> bytecode (.class)
• JVM učitava bajt kod, provjerava da ga povezuje i zatim ga izvršava
• Izvršenje može uključivati ​​tumačenje bajt koda ili korištenje Just-In-Time (JIT) kompilacije za pretvaranje vrućeg koda u izvorni strojni kod za izvedbu
• Skupljanje smeća radi u pozadini kako bi se oslobodila memorija od neiskorištenih objekata

Arhitektura JVM-a

Slika ispod prikazuje arhitekturu i ključne komponente JVM-a.

Komponente JVM arhitekture

Sada ćemo detaljno raspravljati o svakoj komponenti JVM-a.

pawandeep rajan

1. Podsustav za učitavanje klasa

Uglavnom je odgovoran za tri aktivnosti. 

1. Učitavanje

• Čita .class datoteke i pohranjuje metapodatke klase u području metoda.
• Stvara objekt klase u gomili koji predstavlja učitanu klasu.

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. 

Bilješka: Za svaki opterećeni .razred samo datoteka jedan kreiran je objekt klase.

2. Povezivanje: Odgovoran za pripremu učitane klase za izvođenje. Uključuje tri koraka:

• Provjera: Osigurava da bajt-kod slijedi JVM pravila i da je siguran za izvođenje.
• priprema: Dodjeljuje memoriju za statičke varijable i dodjeljuje zadane vrijednosti.
• rezolucija: Pretvara simboličke reference u izravne reference u memoriji.

3. Inicijalizacija

• Dodjeljuje stvarne vrijednosti statičkim varijablama.
• Izvršava statičke blokove definirane u klasi.

Tipovi učitavača klasa

• Bootstrap učitavač klase: Učitava osnovne Java klase (JAVA_HOME/lib).
• Učitavač klase proširenja: Učitava klase iz direktorija proširenja (JAVA_HOME/jre/lib/ext).
• Učitavač klase sustava/aplikacije: Učitava klase iz staze klase aplikacije.

// 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 memorijska područja

• Područje metode: Pohranjuje informacije na razini klase kao što je naziv klase roditeljske metode varijable i statičke podatke. Dijeli se preko JVM-a.
• Područje hrpe: Pohranjuje sve predmete. Dijeli se preko JVM-a.
• Područje hrpe: Svaka nit ima vlastiti runtime stack; pohranjuje metoda poziva lokalne varijable u okvirima hrpa. Uništava se kada nit završi.
• PC registri: Zadržite adresu trenutno izvršavajuće instrukcije za svaku nit.
• Stogovi izvornih metoda: Svaka nit ima zaseban stog za izvođenje izvorne metode.

3. Izvršni motor 

Izvršni mehanizam izvršava .class (bajt kod). Čita bajt-kod redak po redak, koristi podatke i informacije prisutne u različitim memorijskim područjima i izvršava upute. Može se klasificirati u tri dijela:

• Prevoditelj: Interpretira bajt kod red po red i zatim ga izvršava. Nedostatak je u tome što kada se jedna metoda poziva više puta svaki put je potrebna interpretacija.
• Just-in-Time Compiler (JIT): Koristi se za povećanje učinkovitosti tumača. Kompajlira cijeli bajt kod i mijenja ga u izvorni kod tako da kad god tumač vidi ponovljene pozive metoda, JIT pruža izravan izvorni kod za taj dio tako da ponovno tumačenje nije potrebno, čime se poboljšava učinkovitost.
• Skupljač smeća: Uništava nereferencirane objekte. Za više informacija o Garbage Collectoru pogledajte Skupljač smeća .

4. Java izvorno sučelje (JNI)

To je sučelje koje je u interakciji s bibliotekama izvornih metoda i pruža izvorne biblioteke (C C++) potrebne za izvođenje. Omogućuje JVM-u da poziva C/C++ biblioteke i da ga pozivaju C/C++ biblioteke koje mogu biti specifične za hardver.

5. Knjižnice izvornih metoda

Ovo su zbirke izvornih biblioteka potrebnih za izvođenje izvornih metoda. Oni uključuju biblioteke napisane u jezicima poput C i C++.