知识点---JVM---JVM简介_ulmjvp-程序员宅基地

技术标签: jvm  java  学习笔记  # JVM  

为什么要学习JVM?

  1. 深入的理解Java这门语言。
  2. 更好的解决线上排查问题(更好的解决生产线问题)
  3. 走向高级程序员和架构师的必经之路

JVM跨平台

Java是高级语言,但是真正的执行需要最终转换成机器指令才能执行:首先.java文件经过编译成为.class文件(字节码文件),然后将编译好的字节码文件放到虚拟机中就可以执行了。

Java能实现跨平台是因为JVM帮它屏蔽了众平台间的不同。
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Java虚拟机简介

  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. 因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部,所以Java技术的核心就是Java虚拟机(JVM,Java Virtual Machine)。

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。

特点:

1、一次编译,到处运行
2、自动内存管理
3、自动垃圾回收功能

JVM位置

JVM是运行在操作系统之上的,它与硬件没有直接的交互请添加图片描述
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JVM架构(要能画出来)

JVM整体结构:

1、 HotSpot VM是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一。
2、它采用解释器与即时编译器并存的架构。
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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。

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

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虚拟机。
  2. 指令集架构则完全依赖硬件,与硬件的耦合度高,可移植性差
  3. 性能优秀和执行更高效
  4. 花费更少的指令去完成一项操作
  5. 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

同样执行2+3这种逻辑操作,其指令分别如下:
基于栈的计算流程(以Java虚拟机为例):

iconst_2 //常量2入栈
istore_1
iconst_3 // 常量3入栈
iload_1
iload_2
iadd // 常量2、3出栈,执行相加
istore_0 // 结果5入栈

而基于寄存器的计算流程

mov eax,2 //将eax寄存器的值设为1
add eax,3 //使eax寄存器的值加3

JVM 架构总结

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。

时至今日,尽管嵌入式平台已经不是Java程序的主流运行平台了(准确来说应该是HotSpot VM的宿主环境已经不局限于嵌入式平台了),那么为什么不将架构更换为基于寄存器的架构呢?
因为基于栈的架构跨平台性好、指令集小,虽然相对于基于寄存器的架构来说,基于栈的架构编译得到的指令更多,执行性能也不如基于寄存器的架构好,但考虑到其跨平台性与移植性,我们还是选用栈的架构

JVM 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。

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