深刻理解Java虚拟机——Java虚拟机介绍

时间  2020-06-19 标签 深刻 理解 java 虚拟机 介绍

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文章目录

1：Java虚拟机的介绍

  • Java虚拟机的介绍

1： Java虚拟机是一台执行Java字节码的虚拟计算机，它拥有独立的运行机制，其运行的Java字节码也未必由Java语言编译而成。
2：JVM平台的各类语言能够共享Java虚拟机带来的跨平台性、优秀的垃圾回收器，以及可靠的即时编译器。
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3：Java技术的核心就是Java虚拟机 (JVM，Java Virtual Machine) ，由于全部的Java程序都运行在Java虚拟机内部。bootstrap

  • Java虚拟机做用
    Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码到其内部，解释/编译为对应平台上的机器指令执行。每一 条Java指令。Java虚拟机规范中都有详细定义。如怎么取操做数，怎么处理操做数，处理结果放在哪里。安全

  • Java虚拟机特色
    一次编译，处处运行，自动内存管理，自动垃圾回收功能架构

虚拟机介绍svg

  • 所谓虚拟机(Virtual Machine), 就是一台虚拟的计算机。它是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令。大致上，虚拟机能够分为系统虚拟机和程序虚拟机。
  • 大名鼎鼎的Visual Box, VMware就属于系统虚拟机，它们彻底是对物理计算机的仿真，提供了一个可运行完整操做系统的软件平台。
  • 程序虚拟机的典型表明就是Java虛拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在Java虛拟机中执行的指令咱们称为Java字节码指令。
  • 不管是系统虚拟机仍是程序虚拟机，在上而运行的软件都被限制于虚拟机提供的资源中。

2：JVM的存在位置

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3：JVM总体结构

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4：Java代码执行流程

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HotSpot VM是目前市面上高性能虚拟机的表明做之一，它采用解释器与即时编译器并存架构
如上图所示布局

5：JVM指令集的架构模型

Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构，另一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构。
这两种架构之间的区别:性能

  • 基于栈式架构的特色优化

    1：设计和实现更简单，适用于资源受限的系统;操作系统

    2：避开了寄存器的分配难题:使用零地址指令方式分配。.net

    3：指令流中的指令大部分是零地址指令，其执行过程依赖于操做栈。指令集更小， 编译器容易实现。

    4：不须要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台

  • 基于寄存器架构的特色

    1：典型的应用是x86的二进制指令集:好比传统的PC以及Android的Davlik虛 拟机。

    2：指令集架构则彻底依赖硬件，可移植性差，性能优秀和执行更高效;

    3：花费更少的指令去完成一项操做。

    4：在大部分状况下，基于寄存器架构的指令集每每都以一-地址指令、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集倒是以零地址指令为主。
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    总结：
    因为跨平台性的设计，Java的指令都是根据栈来设计的。不一样平台CPU架构不一样，因此不能设计为基于寄存器的。优势是跨平台， 指令集小，编译器容易实现，缺点是性能降低，实现一样的功能须要更多的指令。（栈优势）（如上图所示）

6：JVM的生命周期

  • 虚拟机的启动
    Java虚拟机的启动是经过引导类加载器(bootstrap class loader) 建立一个初始类(initial class) 来完成的这个类是由虚拟机的具体实现指定的。
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  • 虚拟机的执行

1：一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务：执行Java程序。
2：程序开始执行时他才运行，程序结束时他就中止。
3：执行一个所谓的Java程序的时候，真真正正在执行的是一个叫作Java虚拟机的进程。

  • 虚拟机的退出

有以下的几种状况：

1： 程序正常执行结束
2：程序在执行过程当中遇到了异常或错误而异常终止
3：因为操做系统出现错误而致使Java虚拟机进程终止
4：某线程调用Runtime类或System类的exit方法， 或Runtime 类的halt方法，而且Java安全管理器也容许此次exit或halt操做。
5：除此以外，JNI ( Java Native Interface)规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java 虚拟机时，Java 虚拟机的退出状况。

7：常见的Java虚拟机

7.1 Sun Classic VM

  • 早在1996年Javal . 0版本的时候，Sun公司发布了一款名为Sun ClassicVM的Java虚拟机，它同时也是世界上第一款商用Java虚拟机，JDK1. 4时彻底被淘汰。
  • 这款虚拟机内部只提供解释器。（致使效率低下）
  • 若是使用JIT编译器， 就须要进行外挂。可是一旦使用了JIT编译器，JIT就会接管虚拟机的执行系统。解释器就再也不工做。解释器和编译器不能配合工做。
  • 如今hotspot内置了此虚拟机。

Sun Classic虚拟机特色

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7.2 Exact VM

为了解决上一个Sun Classic虚拟机问题，jdk1. 2时，sun提供了此虚拟机。

  • Exact Memory Management: 准确式内存管理.

也能够叫Non-Conservative/Accurate Memory Management
虚拟机能够知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。

  • 具有现代高性能虚拟机的雏形

编译器与解释器混合工做模式
热点探测

  • 只在Solaris平台短暂使用，其余平台上仍是classic vm

英雄气短，终被Hotspot虚拟机替换

7.3 HotSpot VM

  • HotSpot历史

最初由一家名为“Longview Technologies"的小公司设计
1997年， 此公司被Sun收购; 2009年，Sun公司被甲骨文收购。
JDK1.3时，Hotspot VM成为默认虚拟机

  • 目前Hotspot占有绝对的市场地位，称霸武林。

不论是如今仍在普遍使用的JDK6，仍是使用比例较多的JDK8中，默认的虛拟机都是HotSpot
Sun/Oracle JDK和openJDK的默认虚拟机

  • 名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术。

经过计数器找到最具编译价值代码，触发即时编译或栈上替换
经过编译器与解释器协同工做，在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡
以下结构

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