JVM 从入门到精通（二）JVM和Java体系结构

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每天都要进步一点点，生命不是要超越别人，而是要超越自己！ (ง •_•)ง

一、Java 和 JVM 简介

1.1 Java：跨平台的语言

1.2 JVM：跨语言的平台

Java不是最强大的语言，但是JVM是最强大的虚拟机。

1.3 Java 及 JVM 历史上重大事件

在 JDK11之前，OracleJDK中还会存在一些OpenJDK中没有的、闭源的功能。但在JDK11中，我们可以认为OpenJDK和OracleJDK代码实质上已经完全一致的程度。

1.4 计算机系统当中JVM所处的位置

Java虚拟机

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

• 一次编译，到处运行
• 自动内存管理
• 自动垃圾回收功能

JVM 的位置

Java代码的执行流程

Java一次编译，到处运行。

二、JVM的整体结构

• 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的架构。
• 在今天，Java程序的运行性能早已脱胎换骨，已经达到了可以和C/C++程序一教高下的地步。

1、方法区和堆区是所有线程共享的内存区域；而Java栈、本地方法栈和程序员计数器是运行是线程私有的内存区域。

2、Java栈又叫做JVM虚拟机栈

3、方法区（永久代）在JDK1.8中又叫做元空间Metaspace

方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器（JIT编译器，英文写作Just-In-Time Compiler）编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把- 方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开来。

• 在JDK1.7之前运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时hotspot虚拟机对方法区的实现为永久代
• 在JDK1.7 字符串常量池被从方法区拿到了堆中, 这里没有提到运行时常量池,也就是说字符串常量池被单独拿到堆,运行时常量池剩下的东西还在方法区, 也就是hotspot中的永久代
• 在JDK1.8之后JVM 已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在 Java 堆（Heap）中开辟了一块区域存放运行时常量池。同时在JDK1.8中移除整个永久代，取而代之的是一个叫元空间（Metaspace）的区域

4、Java代码执行流程：

Java程序 —>（编译javac）—> 字节码文件.class —> 类装载子系统化身为反射类Class —> 运行时数据区 —>（解释执行）—> 操作系统（Win、Linux、Mac JVM）

三、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。

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CPU架构不同，所以不能设计为基于寄存器的

二者区别：

栈：跨平台性、指令集小、指令多；执行性比寄存器差
寄存器：指令少

一些简单查看命令：

//查看指令集命令代码
cd out/production/类根目录

//反编译
javap -v StackStruTest.class

//打印程序执行的进程
jps

四、JVM的生命周期

4.1 启动

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。

4.2 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；
• 程序开始执行的时候他才运行，程序结束时他就停止；
• 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。

4.3 退出

• 程序正常执行结束
• 程序异常或错误而异常终止
• 操作系统错误导致终止
• 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

五、JVM的发展历程

古今JVM

• SUN Classic
• Exact VM
• HotSpot VM ：HotSpot指热点代码探测技术
• BEA JRockit：(BEA 已被Oracle收购) 专注于服务端应用，世界最快的jvm之一
• IBM J9
• Taobao JVM: 目前已经在淘宝、天猫上线，替换了- Oracle官方JVM；
• Graal VM: Oracle 2018年4月公开，口号 Run Programs Faster Anywhere.最可能替代HotSpot的产品

Android虚拟机 DVM

• 谷歌开发，基于Android，在2.2中提供了JIT
• 只能称作虚拟机 不能称为Java虚拟机，他没有遵循Java虚拟机规范
• 基于寄存器架构，效率高，但是跟硬件耦合度比较高
• 不能直接执行class文件，执行的是dex文件
• 5.0使用支持提前编译的ART VM替换Dalvik VM