Java仮想マシンの仕組み
Java仮想マシン(JVM)は、Javaバイトコードを実行するための仮想マシンです。Javaプラットフォームの中核部分を構成し、Javaバイトコードを機械語に変換して実行する役割を担っています。
JVMの動作を以下のように理解できます。
- クラスローダー: Java プログラムが実行されると、JVM は必要なクラスを読み込みます。クラスローダーは、クラスのバイトコードファイルをメモリに読み込み、解析やの検証を行います。
- メモリ割り当て：JVMがメモリをヒープ、スタック、メソッド領域などの領域に分割します。ヒープはオブジェクトインスタンスを格納するために使用され、スタックはメソッドの呼び出しとローカル変数を格納するために使用され、メソッド領域はクラスの構造情報を格納するために使用されます。
- バイトコードインタプリタとJITコンパイラ: JVMはバイトコードをマシン命令にインタプリタし、実行する。また、JVMではホットコード(頻繁に実行されるコード)をネイティブマシンコードへコンパイルするJust-In-Time(JIT)コンパイラを使用して、実行効率を向上させる。
- ガベージコレクション：JVMでガベージコレクタ（Garbage Collector）によって自動的にメモリ管理が行われます。利用されなくなったオブジェクトを定期的にチェックし、消費されていたメモリ領域を解放します。これにより、メモリリークやメモリ不足といった問題を回避できます。
- 例外処理：JVMにはプログラムで例外が発生した際にそれを検出して処理するための例外処理機構が用意されています。プログラムで例外が発生すると、JVMは該当する例外処理を探して対応する処理を行います。
概して、JVMの仕組みはJavaバイトコードをメモリにロードして、インタプリタによる実行やJust In Timeコンパイルを行い、ガベージコレクションや例外処理の仕組みでメモリを管理したり、異常な状態を処理することである。これにより、Javaはプラットフォームに依存しないという特徴と、自動的なメモリ管理を実現している。
