JAVA虚拟机

虚拟机

所谓虚拟机（Virtual Machine）,就是一台虚拟的计算机。他是一款软件，用来执行一系列虚拟机计算机指令。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，他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虚拟机，他专门为执行单个计算机程序而设计，在Java虚拟机中执行的指令我们称之为Java字节码指令

JAVA虚拟机

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字节码也未必有Java语言编译而成。

• 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。
• Java技术的核心就是Java虚拟机（Java Virtual Machine）,因为所有的Java程序都是运行在Java虚拟机内部

作用

Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码到器内部，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idngyi，如怎么取操作数，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的整体架构

• 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，已经达到可以和C、C++程序一较高下的地步
  

Java代码执行流程

JVM的架构模型

• Java编译器输入的指令流基本都是一种基于栈的指令集架构，另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

• 基于栈式的架构的特点
• 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，编译器更容易实现
• 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一级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
  • 花费更小的指令去完成一项操作
  • 在大部分非情况下，基于寄存器的指令集往往都以一地址、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集都是以零地址指令为主

补充说明：

• 零地址的意思 在基于栈式的架构时，运行时都是在栈进行分配内存的，然后虚拟机通过栈顶的栈帧进行操作，不需要进行地址分配，而寄存器架构，他是需要进行一地址，二地址，三地址的分配的，举个例子：
  所谓的一地址，就是有一个地址，有一个操作数，二地址有两个地址，以此类推
  总结： 栈： 跨平台性、指令集小，指令多，执行性能比寄存器差

举例说明

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）：

基于寄存器的计算流程：

总结：

• 由于跨平台性的设计，Java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。有点跨平台性，指令集小，编译器容易实现，缺点时性能下降，实现同样的功能需要更多的指令

JVM的生命周期

• Java虚拟机的启动时通过引导类加载器（bootstrap class loader）创建一个初始类（initalclass）来完成，这个类是有虚拟机的具体实现指定的

虚拟机的执行

• 一个运行中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，真正地执行的是一个叫做Java虚拟机的进程

虚拟机的退出

有如下的几种情况：

• 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halt方法，并且Java安全管理器也允许这次exit或halt操作