1. JVM是一个规范来定义的抽象计算机,本质上就是运行在计算机上的软件。
可以这样理解 ：
抽象规范；
具体的实现；
运行中的虚拟机实例。
JVM是基于栈来操作的虚拟就计算机，而不是基于寄存器的。
2.JVM的生命周期
一个java程序，一个JVM实例。
随着Java程序的启动 而 启动一个JVM实例，随着Java程序的 退出/关闭 而 消亡一个JVM实例。
main()是JVM的入口方法：JVM通过调用main()来运行一个Java程序。--- public static void main (String arg[]){}
main()：是一个非守护线程。
线程 分类 ： 守护线程 ，非守护线程。
守护线程 ：
守护线程通常是JVM自己使用的（例如：垃圾回收线程）；JVM退出后守护线程就是自动消亡。
可以理解：守护线程是非守护线程的附属，也就意味着一个JVM实例中的全部非守护线程结束而结束。
只要还有任何非守护线程运行，Java程序就在继续运行，JVM也就继续存活。
3.JVM的体系结构
JVM的行为：类加载器子系统 ，内存区，数据类型，指令。
运行时数据区 ：存放管理数据（字节码，class文件信息，对象，方法参数，方法返回值，局部变量，中间结果等）
每一个JVM实例都有一个方法区和一个堆，他们被该JVM实例所有线程共享。
方法区 ： 存放类信息。
堆 ： 存放对象。
一个线程 一个PC寄存器（程序计数器）和一个栈。
当执行非本地方法时 ：PC寄存器（的值）总是指向下一条将被执行的指令，栈存储方法调用的状态（局部变量，参数，返回值，中间结果等）。
当执行本地方法时，方法调用状态存储在本地方法栈中。
栈帧 ： 是栈的基本单元，一个栈帧是一个Java方法调用的状态。栈帧是后进先出的，有出栈/压栈操作。
JVM没有寄存器，指令集使用Java栈来存储中间数据。
在上图中，Java栈是向下生长的，栈顶显示在图的底部，正在执行的方法栈帧以浅色表示，PC计数器指向下一条指令。
线程1 和线程2 （执行Java方法）的栈帧 ：上图左边的示例；
线程3（执行本地方法） 的栈帧 ：上图右边的示例；
3.1 JVM数据类型
基本类型：真正的数据 ； 应用类型 ： 对象的引用。
注意 ： JVM对boolean看作是基本类型，但是指令集对boolean支持有限。
编译器 把boolean 编译成 int/byte 类型。
false: 整数0 表示；true ：非0 整数表示；
涉及boolean操作：转化为 int 进行操作
boolean 数组 ：当作 byte数组
returnAddress ：基本类型 ，只能JVM内部使用 ，用来实现Java程序中的 finally语句 。
在JVM中，数组是真正的对象 ;
接口时对实现了该接口的某一个实例的引用
类 是对类实例的引用。
注意 ： 在栈中的操作都是以字长为单位的。意味着所有的不足字长的数据类型将转化为字长来操作。
例如 ： byte short char boolean 将转换为inte 后，然后再栈中操作。
方法区 和堆空间 不会有这样的转换。
3.2 JVM的字长
JVM最基本的数据操作单位：字（word）
JVM设计者至少选择32位作为字长 。（通常根据底层主机的指针长度来选择字长）
运行时数据区的大部分内容操作，都是基于 字 这个概念的。
3.3 JVM 类装载器子系统
负责查找，装载类的
分类 ： 启动（引导）类装载器 ，用户自定义类装载器。 每一个类装载器都有自己的命名空间，命名空间用来保护类安全的。
装载类的步骤 ：
1） 装载----查找并装载类的二进制数据，最终形成该类的Class对象。
2）连接 --执行验证，准备，解析
验证 ：确保类型的正确性
准备 ：为类变量分配内存，并初始化默认值
解析 ：把类型中的符号引用转换为直接引用。
3）初始化 --把类变量初始化为正确初始值。
启动类装载器 ：是JVM实现的一部分，JVM必须有一个启动类装载器。只装载JDK安装目录下的类，且这些类不会被卸载。
自定义类装载器 ： 是Java程序的一部分。它是派生自java.lang.ClassLoader。
例如 ： 系统类装载器（属于自定义类装载器）：装载Java程序classpath下的类，这些类可能会被卸载。
ClassLoader的4个方法是通往JVM的通道 ：
defineClass( ) ：任何JVM实现必须保证defineClass( ) 能够把新类型导入到方法区中。
findSystemClass( ) ：任何JVM实现必须保证findSystemClass( ) 能够调用系统类装载器，此类返回一个Class对象
resolveClass( ) ：任何JVM实现必须保证resolveClass( )能够让类装载器子系统执行连接动作。
任何JVM实现都必须把这些方法连到内部的类装载器子系统中。
命名空间 ： 任何类装载器都有自己的命名空间，其中维护着有它装载的类。命名空间是解析过程的结果。
3.4 方法区
存放类型信息的内存。从类的二进制数据中，提取类型数据放到方法区中。
当JVM运行Java程序时，就会查找使用存储在方法区中的类型信息。
由于方法区是线程共享的，所以方法区数据的访问必须被设计成线程安全的。
方法区的大小不必是固定的，可以动态扩展或收缩， 也不必是连续的。
方法区可以被垃圾回收。
方法区存放的类型信息 ：
类信息 ： 全限定名 ， 访问修饰符 ， 是类 还是接口 ， 直接父类的全限定名 ， 直接接口全限定名的有序列表
常量池 ： JVM 必须为每一个被装载的类维护一个常量池，池中数据项通过索引访问
字段信息 ： 字段名 ，字段类型 ，字段修饰符
方法信息 ： 方法名 ，方法修饰符 ，方法参数，方法返回值
类变量 ： 作为类信息，存储在方法区。 编译时常量 ：是存储在常量池中的
到ClassLoader的引用 ： 装载此类的ClassLoader
到Class类的引用 : 此类的Class对象
方法表 ： 是数组，它的元素是实例对象的实例方法的直接引用，包含从父类继承的实例方法。 运行时可以快速访问实例方法
包含信息 ： 方法的操作数栈，局部变量区，方法字节码，异常表
3.5 堆
存放对象信息的。
JVM 有一条在堆中分配内存的指令，但是没有释放内存的指令。
垃圾回收器 ：负责回收对象，释放内存。
堆空间的大小不必是固定的，可以动态扩展或收缩， 也不必是连续的。
3.5.1 对象的表示 ：如何在堆中表示对象。无论如何表示，都必须有个指向方法区的指针。
对象表示法一 ： 一个语柄池，一个对象池。
优点 ： 利于碎片整理；缺点 ：每次访问需要两次指针操作，效率低下
对象表示法二 ：维护一组数据表。
优缺点和上面相反。
不管JVM如何表示对象，很有可能每一个对象都有一个指向方法区方法表的指针，可以加快访问 实例方法 效率。
对象中的锁对象 ： 每一个对象都有一个对象锁。
只有当第一次需要加锁时才给对象分配对应的锁数据，即对象内有一个指向锁的指针。
但是对象在其生命周期内没有使用锁，就没必要与锁关联。
等待集合（wait set） ： 就是让多线程完成一个共同的目标而协调工作的。
等待集合由等待方法和通知方法联合使用 wait() / notfy()。
当某一个线程在一个对象上调用wait()时，JVM阻塞线程，并把线程放入等待集合中。
当另一个线程在同一个对象上调用notify( ) 时，等待集合中的线程被唤醒，进入准备阶段。
只有当第一次需要 wait set 时才给对象分配对应的 wait set，即对象内有一个指向 wait set 的指针。
但是对象在其生命周期内没有使用 wait set ，就没必要与锁关联。
垃圾回收相关的数据 ：垃圾回收器必须跟踪程序中引用的对象，这个任务不可避免的给对象增加了额外数据。
此外对于不在引用的对象，还需要指明他的终结方法 -- finalizer( ) 是否运行过。
垃圾回收器只能执行一次对象的 finalizer( ) ，但允许 finalizer( ) 复活对象，即在此被引用；当该对象再次被回收时，
就不会执行 finalizer( ) 。
3.5.2 数组的内部表示
数组类的名称由两部分组成： 维度 ：使用 “[” 表示，元素类型 ：使用字符表示。
int[] ： [I ； int[][] ： [[I ; Object[][] ：[[Ljava/lang/Object
3.6 PC 程序计数器
每一个线程拥有一个PC计数器。线程启动时创建，长度时一个字长。
3.7 栈
每一个线程分配一个栈，栈上数据时线程私有的。
两种操作 ： 压栈 出栈（这两种操作均以栈帧为单位的）
Java方法的两种方式返回 ： 正常返回（return）；异常返回。
Java方法返回，栈帧被弹出。
栈 不必时连续的。
3.8 栈帧
组成 ：局部变量区 ，操作数栈， 帧数据区。他们的大小是以字长计算的。
3.8.1 局部变量区
是以字长为单位的组数，从0 开始计数，通过索引访问 ；包含了对应方法的参数和局部变量。
class Example3a{ public static int runClassMethod ( int i ,long l,float f,double d,Object o,byte b ) { return 0; } public int runInstanceMethod ( char c ,double d,short s,boolean b ) { return 0; } }
在实例方法的栈帧中第一项是this引用，这是隐含加入的；类方法就存在此引用。
byte ,short ,char , boolean 在局部变量区被转换为inte ，在操作数栈也是同样转换为int 。
注意一点 ：在方法区和堆空间都不会被转换。
Java方法的参数（形参）会严格按照声明的顺序存放，而真正的局部变量可以任意放置。
3.8.2 操作数栈
是以字长为单位的数组，但不是通过索引访问，而是通过 压栈 和出栈来访问的。
操作数栈和局部变量区存储数据的方式是一样的，数据会转化为int类型来操作。
JVM指令是从操作数栈中读取操作数 ，而不是从寄存器中读取操作数。因此，JVM是基于栈的。
JVM 把操作数栈作为它的工作区----大多数指令都是从操作数栈弹出数据，执行运算；然后再把结果压回操作数栈中。
3.8.3 帧数据区
常量池的解析，正常方法返回，异常派发的一些数据。
每当执行 要访问常量池中数据 的指令时，就需要帧数据区中指向常量池的指针，来找到数据。
Java方法正常返回时 ：就是Java方法结束时，JVM需要恢复 发起调用的方法的栈帧（上一个栈帧），
设置PC寄存器指向发起调用的方法的指令，
把方法返回值压入发起调用的方法的操作数栈中。
Java方法异常退出时：帧数据必须存放一个对此方法异常表的引用，JVM根据异常表来决定如何处理异常。
其他数据也可存放在帧数据区。例如 调试数据。
3.9 本地方法栈
3.10 执行引擎
JVM规范中，执行引擎的行为使用指令集定义。
运行中的Java程序的每一个线程都有一个独立的执行引擎实例。
所有属于用户运行程序的线程，都是在实际工作的执行引擎。
指令集 ：
方法的字节码流是由JVM指令序列构成的。
每一条指令包含一个字节的操作码，后面跟随n个操作数。
操作码 就是将要执行的动作，操作数 就是操作码需要的额外信息。
指令集关注的重心时操作数栈。
指令集实际的工作方式就是把局部变量当作寄存器，用索引来访问。
执行技术 ： 解释 ，即时编译 ，自适应优化，芯片级直接执行。
3.11 本地方法接口