深入理解Java虚拟机——Java虚拟机介绍
深入理解Java虚拟机——Java内存区域——史上最烂的图文并茂结合
深入理解Java虚拟机——Java垃圾回收器——史上最烂的图文并茂结合
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平台的各种语言可以共享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。
3：Java技术的核心就是Java虚拟机 (JVM，Java Virtual Machine) ，因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。
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Java虚拟机作用
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。如怎么取操作数，怎么处理操作数，处理结果放在哪里。 -
Java虚拟机特点
一次编译，到处运行，自动内存管理，自动垃圾回收功能
虚拟机介绍
- 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。大体上，虚拟机可以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，它们完全是对物理计算机的仿真，提供了一个可运行完整操作系统的软件平台。
- 程序虚拟机的典型代表就是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我们称为Java字节码指令。
- 无论是系统虚拟机还是程序虚拟机，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
3：JVM整体结构
4：Java代码执行流程
HotSpot VM是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一，它采用解释器与即时编译器并存架构
如上图所示
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，另外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:
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基于栈式架构的特点
1：设计和实现更简单，适用于资源受限的系统;
2：避开了寄存器的分配难题:使用零地址指令方式分配。
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作栈。指令集更小， 编译器容易实现。
4：不需要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台
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基于寄存器架构的特点
1：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虛 拟机。
2：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;
3：花费更少的指令去完成一项操作。
4：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、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主。
总结：
由于跨平台性的设计，Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台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。（栈优点）（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
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，程序结束时他就停止。
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做Java虚拟机的进程。
- 虚拟机的退出
有如下的几种情况：
1： 程序正常执行结束
2：程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
3：由于操作系统出现错误而导致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，并且Java安全管理器也允许这次exit或halt操作。
5：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。
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时完全被淘汰。
- 这款虚拟机内部只提供解释器。（导致效率低下）
- 如果使用JIT编译器， 就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器，JIT就会接管虚拟机的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作。
- 现在hotspot内置了此虚拟机。
Sun Classic虚拟机特点
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.
也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management
虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。
- 具备现代高性能虚拟机的雏形
编译器与解释器混合工作模式
热点探测
- 只在Solaris平台短暂使用，其他平台上还是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。
不管是现在仍在广泛使用的JDK6，还是使用比例较多的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。
通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
通过编译器与解释器协同工作，在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡
如下结构
