前言：
本博客基于尚硅谷的讲师宋红康所讲的JVM教程，并对其进行了扩展，主要是介绍了几种常见的JVM虚拟机和java的体系结构。
OOM：内存溢出
write once,run anywhere;
1、跨平台的语言java和跨语言的平台
jvm:跨语言的平台，其他的有些语言经过编译器之后，生成的字节码文件，若遵循java虚拟机的规范，java虚拟机就能解释运行，也就是java虚拟机可以运行非java语言编写的程序，它只关心字节码文件。
2、字节码和多语言混合编程
3、java以及jvm历史上的重大事件
Oracl收购BEA得到JRockit虚拟机，收购Sun得到HotSpot虚拟机。
HotSpot、JRockit、J9三大虚拟机
1996年JDK1.0提供了一个纯解释执行的虚拟机实现（Sun Classic VM）
1.Java ME、SE、EE
Java ME（Micro Edition）：支持Java程序运行在移动终端（手机、PDA）上的平台，对Java API有所精简，并加入了移动终端的针对性支持，这条产品线在JDK 6以前被称为J2ME。有一点读者请勿混淆，现在在智能手机上非常流行的、主要使用Java语言开发程序的Android并不属于Java ME。
·Java SE（Standard Edition）：支持面向桌面级应用（如Windows下的应用程序）的Java平台，提供了完整的Java核心API，这条产品线在JDK 6以前被称为J2SE。
·Java EE（Enterprise Edition）：支持使用多层架构的企业应用（如ERP、MIS、CRM应用）的
Java平台，除了提供Java SE API外，还对其做了大量有针对性的扩充[4]，并提供了相关的部署支持，这条产品线在JDK 6以前被称为J2EE，在JDK 10以后被Oracle放弃，捐献给Eclipse基金会管理，此后被称为Jakarta EE。
2、JDK1.2重大变革
Sun在JDK1.2中将java技术体系拆分为三个方向：分别是面向桌面应用开发的J2SE（Java 2 Platform，Standard Edition）、面向企业级开发的J2EE（Java 2 Platform，Enterprise Edition）和面向手 机等移动终端开发的J2ME（Java 2 Platform，Micro Edition）。在这个版本中出现的代表性技术非常 多，如EJB、Java Plug-in、Java IDL、Swing等，并且这个版本中Java虚拟机第一次内置了JIT（Just In Time）即时编译器（JDK 1.2中曾并存过三个虚拟机，Classic VM、HotSpot VM和Exact VM，其中 Exact VM只在Solaris平台出现过；后面两款虚拟机都是内置了JIT即时编译器的，而之前版本所带的 Classic VM只能以外挂的形式使用即时编译器）
HotSpot和JRockit两者合并的结果只能说差强人意，JRockit的监控工具Java Mission Control被移植到了HotSpot，作为收费功能提供给购买了Java SE Advanced产品计划 的用户，其他功能由于两者架构的差异性明显，HotSpot能够直接借鉴融合的功能寥寥无几。
Java语言本身并不属于哪间公司所有，它由JCP组织进行管理，Oracle只是有java的商标，但是话语权很大。
JCP:java community process ，就是java社区，由业界多家技术巨头组成的社区组织，用于定义和发展java的技术规范。
ZGC，Shenandoah GC:垃圾回收器
3、java面临分裂的危机
原本JDK 9是计划在2016年发布的，但在2016年伊始，Oracle就宣布JDK 9肯定要延期至2017年，后来又连续经过了两次短时间的跳票，最终到2017年9月21日才得以艰难面世。后两次跳票的原因是以IBM和RedHat为首的十三家企业在JCP执行委员会上联手否决了Oracle提出的Jigsaw作为Java模块化 规范进入JDK 9发布范围的提。凭良心说，Java确实有模块化的刚需，不论是JDK自身（例如拆分出Java SE Embedded这样规模较小的产品）抑或是Java应用都需要用到模块化。这方面IBM本身就是各大Java发行厂商中做得最好的，它不仅让自家的JDK实现了高度模块化，还带头成立了OSGi联盟，制订了Java框架层面模块化的事实标准，所以它当然会想把OSGi推到Java规范里去争个“名份”，而不是被Jigsaw革掉“性命”。可是Oracle对此没有丝毫退让，不惜向JCP发去公开信，直言如果提案最后无法通过，那Oracle将摒弃JSR专家组，独立发展带Jigsaw的Java版本，Java顿时面临如Python 2与Python3那般分裂的危机。
4、Open JDK 和Orace JDK
其实并不是完全一致，OpenJDK中多了一个由RetHat开发的Shenandoah GC垃圾回收器
Oracle JDK是商用的，要付费,,但是个人使用的话免费。
这两个JDK共享绝大部分源码， 在功能上是几乎一样的，核心差异是前者可以免费在开发、测试或生产环境中使用，但是只有半年时间的更新支持；后者个人依然可以免费使用，但若在生产环境中商用就必须付费，可以有三年时 间的更新支持。如果说由此能得出“Java要收费”的结论，那是纯属标题党，最多只能说Oracle在迫使商业用户要么不断升级JDK的版本，要么就去购买商业支持。
4、虚拟机和java虚拟机介绍
5、JVM的位置
javac编译器将.java编译成.class文件（编译器的前端），JIT编译器是编译器的后端
6、JVM的整体结构
class文件先由Class loader 加载成大的Class对象，进入数据区，最后由执行引擎将高级语言翻译成机器语言。
操作系统只能识别机器指令。
多个线程共享堆和方法区，而另外三个每个线程独有一份
java栈现在叫做虚拟机栈
7、java代码的执行流程
解释器：保证响应时间，对字节码指令逐行执行。
二次编译：第一次将java代码编译成字节码，第二次JIT编译器将热点代码的字节码指令编译成机器指令，并缓存起来，放在方法区
8、JVM的架构模型
寄存器：是计算机中的一个高速存储单元，主要用于存储计算机程序执行过程中所需要的数据、指令地址或状态信息。它们位于中央处理器(CPU)内部，具有非常高的存取速度，对计算机的运算速度和性能有着至关重要的影响
x86的二进制指令集：是一种包含两个操作数地址的指令格式，它允许指令直接对两个操作数进行运算，并将结果存储在目的操作数指定的位置，
格式：x86的二地址指令集通常具有如下格式：操作码（OP）目的操作数（A1）源操作数（A2）。这种指令格式允许指令直接对两个操作数进行运算，并将结果存储在目的操作数指定的位置。
1、JVM为什么采用面向操作数栈而不是寄存器的架构？
解答：
Java是最早提出一次编译四处运行的计算机语言。
为了支持这种跨平台的特性，只有面向操作数栈的指令集架构才能满足需求。
2、补充
原文链接
参考链接原文链接
基于栈的指令集与基于寄存器的指令集
Java编译器输出的指令流，基本上是一种基于栈的指令集架构(Instruction Set Architecture，ISA)，指令流中的指令大部分都是零地址指令，它们依赖操作数栈进行工作。
使用“基本上”，是因为部分字节码指令会带有参数，而纯粹基于栈的指令集架构中应当全部都是零地址指令，也就是都不存在显式的参数。Java这样实现主要是考虑了代码的可校验性。
与之相对的另外一套常用的指令集架构是基于寄存器的指令集，最典型的就是x86的二地址指令集，说得通俗一些，就是现在我们主流PC（Personal Computer）机中直接支持的指令集架构，这些指令依赖寄存器进行工作。
基于栈的指令集与基于寄存器的指令集有什么区别？
分别使用这两种指令集计算“1+1”的结果
iconst_1
iconst_1
iadd
istore_0 两条iconst_1指令连续把两个常量1压人栈后，iadd指令把栈顶的两个值出栈、相加， 然后把结果放回栈顶，最后istore_0把栈顶的值放到局部变量表的第0个Slot（槽位）中。
move eax, 1
add eax, 1mov指令把EAX寄存器的值设为1，然后ad指令再把这个值加1，结果就保存在EAX寄存器里面。
两者的优缺点
基于栈的指令集主要的优点就是可移植，但是执行的速度相对较慢。
基于寄存器的指令集执行速度较快，但是寄存器由硬件直接提供，程序直接依赖这些硬件寄存器则不可避免地要受到硬件的约束，可移植性较差。
3、什么是嵌入式？
全称：嵌入式系统
嵌入式组成：
嵌入式硬件：处理器（CPU）、存储器、外围电路
嵌入式软件：底层驱动、操作系统、应用程序
嵌入式是用于辅助、监视或者辅助操作机器和设备的装置，是一种专用的计算机系统。
特征：能够独立运行！
资源受限的平台：那些在计算、存储、带宽、能源等硬件资源或软件资源方面存在限制的平台，如嵌入式平台
9、JVM的生命周期
1、jps指令
jps指令 ：jps指令可以列出当前系统中所有正在运行的Java进程的进程ID（PID）以及它们对应的主类名称或JAR文件名。这使得用户可以快速了解系统中运行的Java程序，并轻松识别各个Java应用程序的名称和PID。
2、核心概念
Object类由引导类加载器（BootStrap ClassLoader）加载，自定义的类由系统类加载器加载，系统类加载器也被称为应用程序类加载器（Application ClassLoader），父类的加载是早于子类的。
3、JVM的生命周期与启动
启动阶段：
JVM的启动是通过Bootstrap ClassLoader（引导类加载器）创建一个初始类（initial class）来完成的。这个初始类是由JVM的具体实现来指定的。
Bootstrap ClassLoader是用本地代码实现的，它负责加载核心Java类，即所有以java.*开头的类。
运行阶段：
一旦JVM启动并加载了初始类，它会初始化并调用这个类的public static void main(String[])方法，作为程序的入口点。
在执行main方法的过程中，JVM可能会链接其他类或接口，也可能会调用其他方法。
退出阶段：
JVM的退出通常发生在程序正常执行结束、遇到异常或错误而终止、某个线程调用Runtime类或System类的exit方法，或者通过JNI（Java Native Interface）规范描述的JNI Invocation API来卸载JVM时。
4、补充：单例模式
属于设计模式中的创建型模式中的一种，分为饿汉式和懒汉式等。
软件设计模式（softwaredesignpatern),又称设计模式，是一套被反复使用，多数人知晓的，经过分类编目
的，代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。也就是说，它是解决特定问题的一系列套路，是前辈们的代码设计经验的总结，具有一定的普遍性，可以反复使用。
1、概念
创建型模式概念：
用于描述怎样创建对象", 创建对象",它的主要特点是将对象的创建与使用分离".（也就是解耦）GoF(四人组）书中提供了单例，原型，工厂方法，抽象工场，建造者等5种创建型模式。这样可以降低系统的耦合度，使用者不需要关注对象的创建细节。
单例模式（slngletonpattern)是java中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建，这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
单例模式的结构：
有以下角色：
单例类：只能创建一个实例的类。
访问类：使用单例类。
2、饿汉式
定义：类加载就会导致该实例对象被创建
饿汉式实现方式一：静态成员变量
public class Singleton {
//首先有一个私有的构造方法
private Singleton (){}
//私有的静态的成员变量
private static Singleton instance = new Singleton();
//提供获取对象的方法
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}饿汉式实现方式二：静态代码块
public class Singleton {
//首先有一个私有的构造方法
private Singleton(){}
//私有的静态的成员变量，没有赋值
private static Singleton instance;
//在静态代码块中赋值
static {
instance = new Singleton();
}
//对外提供访问的方式
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}饿汉式的写法这样就可以了,那么我们来说下饿汉式的缺点吧
该方式在成员位置声明singleton类型的静态变量，并创建singleton类的对象instance.instance对象是随着类的加载而创建的。如果该对象足够大的话，而一直没有使用就会造成内存的浪费。
3、懒汉式
定义：类加载就不会导致该实例对象被创建，而是首次使用该对象时才会创建。
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton(){}
public static synchronized Singleton getInstance(){
//如果没有创建过该对象，那么直接创建，否则直接返回
//保证创建的是同一个对象
//这种方式，如果在多线程环境下是不安全的，可以加上一个synchronized锁
if (singleton != null){
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}这里如果加上synchronized锁，可能会造成线程阻塞。
4、单例有哪些优点和缺点呢？
优点：
1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，避免频繁的创建和销毁实例。
2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）,提升了性能。
3、提供了对唯一实例的受控访问。
缺点：
1、不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2、由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3、从设计原则方面说，单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4、滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。
5、单例模式的使用场景：
1、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
2、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。
10、SUN Classic VM的介绍
11、Exact VM
Exact VM的准确式内存管理
Exact VM因它使用准确式内存管理（Exact Memory Management，也可以叫NonConservative/Accurate Memory Management）而得名。准确式内存管理是指虚拟机可以知道内存中某个位 置的数据具体是什么类型。譬如内存中有一个32bit的整数123456，虚拟机将有能力分辨出它到底是一个指向了123456的内存地址的引用类型还是一个数值为123456的整数，准确分辨出哪些内存是引用类型，这也是在垃圾收集时准确判断堆上的数据是否还可能被使用的前提。由于使用了准确式内存管理，Exact VM可以抛弃掉以前Classic VM基于句柄（Handle）的对象查找方式（原因是垃圾收集后对象将可能会被移动位置，如果地址为123456的对象移动到654321，在没有明确信息表明内存中哪些数据是引用类型的前提下，那虚拟机肯定是不敢把内存中所有为123456的值改成654321的，所以要使用句柄来保持引用值的稳定），这样每次定位对象都少了一次间接查找的开销，显著提升执行性能。
Classic VM的生命周期
而Classic VM的生命周期则相对要长不少，它在JDK 1.2之前是JDK中唯一的 虚拟机，在JDK 1.2时，它与HotSpot VM并存，但默认是使用Classic VM（用户可用java-hotspot参数 切换至HotSpot VM），而在JDK 1.3时，HotSpot VM成为默认虚拟机，它仍作为虚拟机的“备用选 择”发布（使用java-classic参数切换），直到JDK 1.4的时候，Classic VM才完全退出商用虚拟机的历史 舞台，与Exact VM一起进入了Sun Labs Research VM之中。
12、HotSpot VM
13、JRockit VM
Oracle将BEA的JRockit中的优秀的性能融合到HotSpot虚拟机中（HotRockit项目），比如JRockit中的Java Mission Control监控工具(故障处理套装)等功能。
14、J9
开发J9的目的是作为IBM公司各种Java产品的执行平台，在和IBM产品（如IBM WebSphere等）
搭配以及在IBM AIX和z/OS这些平台上部署Java应用。
15、KVM和CDC/CLDC HotSpot
Sun/Oracle公司所研发的虚拟机可不仅包含前面介绍到的服务器、桌面领域的商用虚拟机，面对移
动和嵌入式市场（Java ME），也有专门的Java虚拟机产品。
而在嵌入式设备上，Java ME Embedded又面临着自家Java SE Embedded（eJDK）的直接竞争和侵蚀。
16、Azul VM和Liquid VM
我们平时所提及的“高性能Java虚拟机”一般是指HotSpot、JRockit、J9这类在通用硬件平台上运行的商用虚拟机，但其实还有一类与特定硬件平台绑定、软硬件配合工作的专有虚拟机，往往能够实现更高的执行性能，或提供某些特殊的功能特性。这类专有虚拟机的代表是BEA Liquid VM和AzulVM。
Liquid VM虚拟机
Liquid VM也被称为JRockit VE（Virtual Edition，VE），它是BEA公司开发的可以直接运行在自家 Hypervisor系统上的JRockit虚拟机的虚拟化版本，Liquid VM不需要操作系统的支持，或者说它自己本身实现了一个专用操作系统的必要功能，如线程调度、文件系统、网络支持等。由虚拟机越过通用操作系统直接控制硬件可以获得很多好处，如在线程调度时，不需要再进行内核态/用户态的切换，这样可以最大限度地发挥硬件的能力，提升Java程序的执行性能。随着JRockit虚拟机终止开发，Liquid VM项目也已经停止了。
Azul VM和Zing虚拟机
Zing能让普通用户无须了解垃圾收集等底层调优，就可以使得Java应用享有低延迟、快速预热、易于监控的功能，这是Zing的核心价值和卖点，很多Java应用都可以通过长期努力在应用、框架层面优化来提升性能，但使用Zing的话就可以把精力更多集中在业务方面。
17、Apache Harmony
如果一个公司要宣称自己的运行平台“兼容于Java技术体系”，那该运行平台就必须要通过TCK（Technology Compatibility Kit）的兼容性测试，Apache基金会曾要求当时的Sun公司提供TCK的 使用授权，但是一直遭到各种理由的拖延和搪塞，直到Oracle收购了Sun公司之后，双方关系越闹越僵，最终导致Apache基金会愤然退出JCP组织，这是Java社区有史以来最严重的分裂事件之一。最后以至于连Harmony项目的最大参与者IBM公司也宣布辞去Harmony项目管理主席的职位，转而参与OpenJDK的开发。
18、Microsoft JVM 和Taobao JVM
它的主要应用之一是在 浏览器中运行Java Applets程序，微软为了在Internet Explorer 3浏览器中支持Java Applets应用而开发了自己的Java虚拟机。
java Applets应用：Java Applets是嵌入在HTML页面中的Java程序，它们通过HTML文件指定字节码和显示方式，从而实现在网页上的运行。
19、Dalivik VM
在当时性能还 不算特别强大的移动设备上，提前编译要比即时编译更容易获得高性能，所以在Android 5.0里ART就全面代替了Dalvik虚拟机。
20、可能会替换掉HotSpot的虚拟机
天下第一的位置可能会悄然更迭。