我们的Java代码启动之后，是如何神奇地变成JVM进程的？

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 2023-01-02
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原文作者：石杉的架构笔记 原文地址：https://juejin.cn/post/7079967761270587422

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  • 知识点
  • 写好的Java代码，它是如何运行起来的
  • 它运行起来以后是如何变成JVM进程的
  • JVM进程又是如何运行我们写的代码的
  • 总结

知识点

今天给大家分享一个知识点，那就是平时我们 写好的Java代码，它是如何运行起来的 ， 以及它运行起来以后是如何变成JVM进程的？然后JVM进程又是如何运行我们写的代码的 ？这些问题想必很多写了很久Java的兄弟可能都不太清楚，今天我们就来好好聊聊这些问题。

写好的Java代码，它是如何运行起来的？

首先，咱们平时开发一个Java系统，其实说白了就是在自己本地的Intellij IDEA里写一大堆的Java代码，这些Java代码其实都是一些后缀为.java的文件，咱们写好的Java代码都是存放在这些.java后缀的文件里的， 本质跟我们用word写一个后缀为.doc的文档没啥区别 ，如下图。

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接着呢，假设你写好了一些代码，现在想把代码运行起来了，此时就应该要先做一个事情，那就是 编译 ，这个编译的话，意思就是说，你写好的Java代码，咱们的计算机是看不懂的，必须得把写好的代码编译成计算机能看懂的机器语言，就是字节码，所以这个时候我们就得先做编译这个动作，当然平时你要是用Intellij IDEA的话，其实它自动就给你把代码编译好了，编译好的字节码文件就是.class后缀的，如下图。

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接着呢，最关键的点来了，如果你是自己要运行代码，可以在命令行里对.class字节码文件发出java命令，如果你是用Intellij IDEA的，那么你点击运行代码按钮，人家自动就给你先编译代码，然后它自己直接用 java命令来运行.class字节码文件了 ，如下图。

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它运行起来以后是如何变成JVM进程的？

此时 java命令一旦发出，直接就会启动一个JVM进程 ，所以说，JVM进程就是这么来的，大家要注意，你任何Java类系统的运行都离不开JVM进程，当你用java命令运行你的代码的时候，就一定会启动一个JVM进程，接下来的事儿，就得交给这个JVM进程了，如下图。

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接着下一步，这个JVM进程必须要干一个事情，那就是 类加载 ，就是说它必须得把我们写好的类一各一个加载到内存里来，然后包括加载我们的**.class字节码指令**，接着才能运行我们写的代码，这个时候第一个要加载的类就是包含 main方法的主类 ，这个类就会第一个被加载到内存里来，同时这个类里的字节码指令也都是要开始被执行的，如下图。

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因此这个时候JVM有两个东西就可以引出来了， 一个是方法区 ，或者现在Java新版本也可以叫做元数据区，就是这个区域是存放我们加载到内存里的类的， 另外一个是程序计数器 ，就是这个东西是存放我们要运行的下一条字节码指令的，有人可能会说，这个字节码指令是什么？你大概可以认为， 字节码指令 就是我们的方法里写的代码，这些代码会转化为字节码指令，通过字节码指令运行我们的代码逻辑，如下图。

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给大家一点稍微形象点的例子，大家看下面一个包含main方法的类的代码：

    public class Application {     
        public static void main(String[] args) {  
            // 一大堆的代码  
        }   
     }

JVM进程又是如何运行我们写的代码的？

那所以当我们的JVM进程启动之后，针对这个Application类，是不是得加载出来扔自己的方法区这个内存区域里？然后接着JVM进程是不是得执行main方法里一行一行的代码？怎么执行代码？代码编译的时候都搞成 字节码指令了 ，这个时候就得通过 程序计数器 去引用一条一条的字节码指令，然后通过CPU去运行每条指令，就等于是在运行我们的每一行代码了，如下图。

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接着呢在字节码指令运行的过程中，可能会发现你的方法里会有一些局部变量，同时还会创建一些对象， 局部变量 会引用你创建出来的对象，具体代码可能类似于下面这样子，大家参考一下：

    public class Application {     
        public static void main(String[] args) { 
        User user = new User();  
            
        }  
    }

这个时候会发生什么事情呢？也很简单，对于那个User user，这是一个方法内的 局部变量 ，这种变量人家代码指令在运行期间，是会扔到一个地方叫做 栈内存 里去的，这个栈内存就是放你的方法代码运行期间的局部变量的，然后你用new User()创建的对象呢？这种对象是放到 堆内存 里去的，这个堆内存是专门放对象的，而且栈内存里的变量会指向堆内存里的对象，如下图。

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最后一个概念就是 线程 ，JVM进程实际上会默认开启一个main线程来运行main方法里的代码，也就是main方法里的字节码指令，另外你也可以在代码中开启别的线程的并发运行别的代码了，所以其实还应该引入一个线程执行代码的概念，如下图。

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总结

到此为止，我们就可以来总结一下咱们写好的Java代码是如何一步一步运行起来的，如何变成一个JVM进程在不断地运行的了，首先我们的Java代码得 编译成字节码 ，其次我们得用java命令 启动一个JVM进程 ，接着JVM进程会加载我们写好的 类到方法区里去 ，同时还会启动一个默认的 main线程 ，通过 程序计数器 去指向我们的main方法里的一条一条的指令，通过cpu来运行指令。

接着我们方法的代码指令运行期间，对于 局部变量都会扔栈内存里去 ，对于 创建的对象就会扔堆内存 里去，随着一个方法运行完毕，就会把这个方法的变量从栈内存里清理掉，然后方法运行期间创建的对象在堆内存里就没人引用了，此时过一段时间以后也会被JVM的一个垃圾回收线程给回收掉这些没人用的对象，这就是咱们的JVM运行原理了。

END

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