Java虚拟机核心知识(一) 序

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作为一名Java程序员,你是否也曾经想深入理解Java虚拟机,是否也想探寻它的深奥?在这里,本文针对JVM中最重要的几部分进行讲解。

一. 什么是Java虚拟机

要弄懂Java虚拟机,我们首先要知道我们为什么要弄懂Java虚拟机?
  
Java,在全世界范围吸引了900多万的开发者,全世界使用Java的设备多大几十亿台,其中包括11亿台个人计算机、30亿部移动电话和其他手持设备以及大量的机顶盒、导航系统等其他设备。

Java之所以拥有如此庞大的生态圈,自然和它许多优势分不开:“Write Once, Run Anywhere”、自动的内存管理机制、热点代码检测和运行时编译优化等,而这些,都是背后虚拟机的功劳。

我们在IDE上开发完代码后,进行编译,生成了.class结尾的字节码文件,然后再放到虚拟机上解释执行,至于如何进行垃圾回收,如何进行运行速度的优化,都不用我们去管理。

作为一名Java程序员,在尽情享受Java虚拟机带来的好处的同时,还应该去了解和思考一下这些技术特性是如何实现的。

二.  JDK与JRE

整个Java技术体系,在这里可以用oracle的一张图来展示

在这张图中,我们可以很清晰的看出JDK和JRE的联系与区别:
  在这里插入图片描述
  JDK是用于支持Java程序开发的最小环境,而JRE,则是支持Java程序运行的最小环境。
  JRE作为运行最小环境,只需要虚拟机和JavaSE API,即可将字节码运行起来,而JDK,作为开发最小环境,则需要向javac之类的API,来进行代码编译等操作,另外还包括后面会讲到的Java VisualVM, JConsole之类的Java提供的一些监测工具等。

三. Java的发展历史

9 月 26 日,Oracle官方宣布 Java 11 正式发布。最新发布的 Java11 将带来 ZGC、Http Client 等重要特性,一共包含 17 个   JEP(JDK Enhancement Proposals,JDK 增强提案),这是自Java 8后推出的首个长期支持版本。根据官方公布的路线图,Java 11将会获得Oracle提供的长期支持服务,直至2026年9月。在这里我们不多对Java 11进行描述。
  我们简单来讲一讲Java的发展历史,这里不得不提到Java之父 James Gosling,1991年4月,由James Gosling主导的团队创造了Oak语言,java的前身,1995年5月23号,Oak语言更名Java,并且提出那句著名的:”Write Once,Run Anywhere”的口号。1996年1月23日,JDK1.0发布。
  在这里插入图片描述
  当时正好赶上浏览器快速崛起、发展的浪潮,大家发现Java的特性和浏览器很契合(同一个页面不可能每一个操作系统都写一遍),用现在的话说Java正好站在这个风口上,导致它飞速发展才有了今天的江湖地位。

四.  JVM的迭代

JDK1.0发布时自带的虚拟机->Sun Classic VM

1996年1月23日,Sun公司发布JDK1.0,Java首次拥有了商用的正式运行环境——Sun Classic VM。Sun Classic VM是最早的商用虚拟机,但是由于技术所限他的运行速度特别的慢.

JDK1.2发布时,发布一个名为Exact VM 现代高性能虚拟机的雏形

为了解决Sun Classic VM所面临的各种问题,Sun发布了一台名为Exact VM的虚拟机,这款虚拟机的执行系统,已经具备现代高性能虚拟机的雏形——两级即时编译器、编译器和解释器混合工作模式等,同时Exact VM采用准确式内存管理,即虚拟机可以知道内存某个位置的数据具体是什么类型,即这个位置是一个指向数字123的内存的reference,还是就是数字123,这样在垃圾收集时可以准确判断这些数据是否可用(后面课程会详细解释,这里读者只需了解一下即可),大大提高了垃圾回收的效率。

虽然Exact VM在技术上比Sun Classic VM先进了许多,但是很快,就被更为优秀的HotSpot VM所取代。

JDK1.3时 Sun HotSpot VM变成了默认的虚拟机

我们现在上oracle官网,下载JDK,自带的虚拟机,就是HotSpot。
  
然而,HotSpot最初并非Sun公司开发的,而是由一家名为“Longview Technologies”的小公司设计的,甚至这款虚拟机一开始也不是为Java语言开发的,Sun公司注意到了这款虚拟机在JIT编译技术(Just In Time,即时编译技术)上有许多优秀的理念,在1997年收购了这家公司,获得了HotSpot VM。

HotSpot VM的最大特点,正如其名,就是热点代码探测能力,这项能力,可以通过执行计数器,找出最具有编译价值的代码,然后通知JIT编译器进行编译,通过编译器和解释器的协同合作,在最优程序响应时间和最佳执行性能中取得平衡。
  
在2008年和2009年,Oracle分别收购了BEA和Sun,这样Oracle就同时拥有了两款优秀的Java虚拟机:JRockit VM和HotSpot VM,Oracle将这两款虚拟机的优势进行整合,打造出更加优秀的HotSpot.

参考资料

《深入理解Java虚拟机》周志明

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