Java代码是如何运行起来的？

Java文件->编译器->字节码->JVM->机器码
Java程序，先经过Javac编译成.class文件，如何JVM将其加载到‘元数据’区，执行引擎通过混合模式执行这些字节码，执行时，会翻译成操作系统相关的函数，JVM作为.class文件的黑盒存在，输入字节码，调用操作系统函数

JVM内存管理

JVM内存区域划分（运行时数据区）
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程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时，通过改变程序计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令
Java虚拟机多线程是通过线程轮流切换，分配处理器执行时间的方式（时间片轮转）来实现的，在某一个时刻，一个处理器只能执行一条线程中的指令，因此，为了不同线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，且各线程的程序计数器之间互不影响，独立存储，因此，程序计数器属于线程私有的内存
若线程执行的是Java方法，则程序计数器中记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址
若线程执行的是native方法，则程序计数器的值为空（undefined）
- native方法是java通过JNI直接调用本地C/C++库，可以近似的认为native方法相当于C/C++暴露给java的一个接口，java通过调用这个接口从而调用到C/C++方法。由于该方法是通过C/C++而不是java进行实现。那么自然无法产生相应的字节码，并且C/C++执行时的内存分配是由自己语言决定的，而不是由JVM决定的。

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Java内存管理和线程息息相关，每个Java方法调用时，都会创建一个栈帧，入栈，完成相应调用后，出栈，所有栈帧出栈后，线程结束，因此，Java虚拟机栈也是线程私有的，生命周期于线程相同
（注意：栈帧（Stack Frame）是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。它是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈的栈元素。每一个方法从调用开始至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机里面从入栈到出栈的过程。）

栈帧包含的四个区域：
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在活动线程中，只有位于栈顶的栈帧才是有效的，称为当前栈帧，与这个栈帧相关联的方法称为当前方法

局部变量表一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量
在Java编译为Class文件时，就已经确定了该方法所需要分配的局部变量表的最大容量，在方法运行期间不会改变局部变量的大小
该内存区域有两类异常状况
- 若线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常
- 若Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存，就会排除OutOfMemoryError异常（HotSpot虚拟机的栈容量不可动态拓展，只有线程申请栈空间成功就不会有OOM异常，但如果申请时失败，仍会抛出OOM异常）

Java堆是虚拟机管理内存中最大的一块，所有线程共享，在虚拟机启动时创建
用于存放对象实例
Java堆是垃圾收集器管理的内存区域，也称GC堆
从分配内存的角度看，所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer,TLAB），以提升对象分配时的效率
Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上应被视为连续的
Java堆可以被实现成固定大小，也可以是可拓展的
当Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再拓展时，Java虚拟机会抛出OutOfMemoryError异常
Java堆中会划分**新生代 ( Young )、老年代 ( Old )**区域

方法区是各个线程共享的内存区域
用于储存已被虚拟机加载的类型信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码缓存等数据
.也称静态区，包含所有的class和static变量。方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。
方法区不需要连续的内存，可以选择固定大小或者可拓展，可以选择不是先垃圾收集（垃圾收集行为在该区域比较少出现，该区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和堆类型的卸载）
若方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMermoryError异常

运行时常量池是方法区的一部分
Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到常量池中
具备动态性
- Java语言不要求常量一定只有编译器才能产生，也就是说，并非预置入class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可以将新的常量放入池中
由于运行时常量池是方法区的一部分，因此，常量池再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常

直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域，但这部分区域被频繁使用过，并且也可能导致OutOfMemoryError异常
在jdk1.4中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了基于通道于缓冲区的I/O方式，可以使用native函数库直接分配堆外内存，如何通过一个存储在Java堆里的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作，这样在一些场景中可以提高性能
本机直接内存的分配不会收到Java堆大小的影响，但还是会收到本机总内存大小以及处理器寻址空间的限制
直接内存的读写操作比普通Buffer快，但它的创建、销毁比普通Buffer慢
直接内存使用于需要大内存空间且频繁访问的场合，不适用于频繁申请释放内存的场合