JVM 学习一:JVM 的构架模型及生命周期

JVM 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,另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构

具体来说,这两种架构之间的区别:

  • 基于栈式架构的特点:
    • 设计和实现更简单,适用于资源受限的系统
    • 避开了寄存器的分配难题:使用零地址指令方式分配
    • 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作栈。指令集更小,编译器实现更容易
    • 不需要硬件支持,可移植性更好,更好实现跨平台
  • 基于寄存器架构的特点:
    • 典型的应用是 X86 的二进制指令集:比如传统的 PC 以及 Android 的 Davlik 虚拟机
    • 指令集架构则完全依赖硬件,可移植性差
    • 性能优秀和执行更高效
    • 花费更少的指令去完成一项操作
    • 在大部分情况下,基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令、三地址指令为主,而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主

由于跨平台的设计,Java 的指令都是根据栈来设计的。不同平台的 CPU 架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现,缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令。

JVM 的生命周期

虚拟机的启动

Java 虚拟机的启动是通过引导类加载器(bootstrap class loader)创建一个初始类(initial class)来完成的,这个类是由虚拟机的具体实现指定的。

虚拟机的执行

  • 一个运行中的 Java 虚拟机有着一个清晰的任务:执行 Java 程序
  • 程序开始执行时它才运行,程序结束的时候它就停止
  • 执行一个所谓的 Java 程序的时候,真正在执行的是一个叫做 Java 虚拟机的进程

虚拟机的退出

虚拟机的退出有如下几种情况:

  • 程序正常执行结束
  • 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
  • 由于操作系统出现错误而导致 Java 虚拟机进程终止
  • 某线程调用 Runtime 类或 System 类的 exit 方法,或 Runtime 类的 halt 方法,并且 Java 安全管理器也允许这次 exit 或 halt 操作
  • 除此之外,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 虚拟机的退出情况
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