JVM发展历程

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JDK 8 JVM官方手册

JVM发展历程

Sun Classic VM

早在1996年Java1.0版本的时候，Sun公司发布了一款名为Sun Classic VM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。
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。

Exact VM

为了解决一个虚拟机问题，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：热点探测、编译器与解释器混合工作模式。
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。

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，还是使用比例比较多的JDK8中，默认的虚拟机都是HotSpot。
Sun/Oracle JDK和OpenJDK的默认虚拟机。
因此接下来默认介绍的虚拟机都是HotSpot，相关机制也主要是指HotSpot的GC机制。（比如其他两个商用虚拟机都没有方法区的概念）。

从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用。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。
通过编译器与解析器协同工作，在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡。

BEA的JRockit

专注于服务器端应用
他可以不太关注程序启动速度，因此JRockit内部不包含解析器实现，全部代码都靠即时编译器编译后执行。

大量的行业基准测试显示，JRockit JVM是世界上最快的JVM。
使用JRockit产品，客户已经体验到了显著的性能提高（一些超过了70%）和硬件成本的减少（达50%）。

优势：全面的Java运行时解决方案组合
JRockit面向延迟敏感型应用的解决方案JRockit Real Time提供以毫秒或微妙的JVM响应时间，适合财务、军事指挥、电信网络的需要。
MissionControl服务套件，它是一组以极低的开销来监控、管理和分析生产环境中的应用程序的工具。

2008年，BEA被Oracle收购。
Oracle表达了整合两大优秀虚拟机的工作，大致在JDK 8中完成。整合的方式是在HotSpot的基础上，移植JRockit的优秀特性。
高斯林：目前就职于谷歌，研究人工智能和水下机器人。

IBM的J9

全称：IBM Technology for Java Virtual Machine，简称IT4J，内部代号：J9。
市场定位与HotSpot接近，服务器端、桌面应用、嵌入式等多用途VM。
广泛用于IBM的各种Java产品。
目前，有影响力的三大商用虚拟机之一，也号称是世界上最快的Java虚拟机。
2017年左右，IBM发布了开源J9 VM，命名OpenJ9，交给Eclipse基金会管理，也称为Eclipse OpenJ9。

KVM和CDC/CLDC HotSpot

Oracle在Java ME产品线上的两款虚拟机为：CDC/CLDC HotSpot Implementation VM。
KVM（Kilobyte）是CLDC-HI早期产品。
目前移动领域地位尴尬，智能手机被Android和IOS二分天下。
KVM简单、轻量、高度可移植，面向更低端的设备上还维持自己的一片市场：智能控制器、传感器、老人手机、经济欠发达地区的功能手机。
所有的虚拟机的原则：一次编译，到处运行。

Azul VM

前面三大“高性能Java虚拟机”使用在通用硬件平台上。
这里Azul VM和BEA Liquid VM是与特定硬件平台绑定、软硬件配合的专有虚拟机：高性能Java虚拟机中的战斗机。
Azul VM是Azul Systems公司在HotSpot基础上进行大量改进，运行于Azul Systems公司的专有硬件Vega系统上的Java虚拟机。
每个Azul VM实例都可以管理至少数十个CPU和数百GB内存的硬件资源，并提供在巨大内存范围内实现可控的GC时间的垃圾收集器、专有硬件优化的线程调度等优秀特性。
2010年，Azul Systems公司开始从硬件转向软件，发布了自己的Zing JVM，可以在通用x86平台上提供接近于Vega系统的特性。

Liquid VM

高性能Java虚拟机中的战斗机。
BEA公司开发的，直接运行在自家Hypervisor系统上。
Liquid VM即是现在的JRockit VE（Virtual Edition），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。
随着JRockit虚拟机终止开发，Liquid VM项目也停止了。

Apache Harmony

Apache也曾经推出过与JDK 1.5和JDK 1.6兼容的Java运行平台Apache Harmony。
它是IBM和Intel联合开发的开源JVM，受到同样开源的OpenJDK的压制，Sun坚决不让Harmony获得JCP认证，最终于2011年退役，IBM转而参与OpenJDK。
虽然目前并没有Apache Harmony被大规模商用的案例，但是它的Java类库代码吸纳进了AndroidSDK。

Microsoft JVM

微软为了在IE3浏览器中支持Java Applets，开发了Microsoft JVM。
只能在window平台下运行。但确是当时Windows下性能最好的Java VM。
1997年，Sun以侵犯商标、不正当竞争罪名指控微软成功，赔了Sun很多钱。微软在WindowsXP SP3中抹掉了其VM。现在windows上安装的jdk都是HotSpot。

TaobaoJVM

由AliJVM团队发布。阿里，国内使用Java最强大的公司，覆盖云计算、金融、物流、电商等众多领域，需要解决高并发、高可用、分布式的复合问题。有大量的开源产品。

基于OpenJDK 开发了自己的定制版本AlibabaJDK，简称AJDK。是整个阿里Java体系的基石。

基于OpenJDK HotSpot VM发布的国内第一个优化、深度定制且开源的高性能服务器版Java虚拟机。
1、创新的GCIH（GC invisible heap）技术实现了off-heap，即将生命周期较长的Java对象从heap中移到heap之外，并且GC不能管理GCIH内部的Java对象，以此达到降低GC的回收频率和提升GC的回收效率的目的。
2、GCIH中的对象还能够在多个Java虚拟机进程中实现共享。
3、使用crc32指令实现JVM intrinsic降低JNI的调用开销。
4、PMU hardware的Java profiling tool和诊断协助功能。
5、针对大数据场景的ZenGC。

taobao vm应用在阿里产品上性能高，硬件严重依赖intel的cpu，损失了兼容性，但提高了性能。
目前已经在淘宝、天猫上线，把Oracle官方JVM版本全部替换了。

Dalvik VM

谷歌开发的，应用于Android系统，并在Android2.2中提供了JIT，发展迅猛。
Dalvik VM只能称作虚拟机，而不能称作“Java虚拟机”，它没有遵循Java虚拟机规范。
不能直接执行Java的Class文件。
基于寄存器架构，不是jvm的栈架构。
执行的是编译以后的dex（Dalvik Executable）文件。执行效率比较高。它执行的dex（Dalvik Executable）文件可以通过Class文件转化而来，使用Java语法编写应用程序，可以直接使用大部分的Java API等。
Android 5.0 使用支持提前编译（Ahead Of Time Compilation，AOT）的ART VM替换Dalvik VM。

Graal VM

2018年4月，Oracle Labs公开了Graal VM，号称“Run Programs Faster Anywhere”，勃勃野心。与1995年java的“write once，run anywhere”遥相呼应。

Graal VM在HotSpot VM基础上增强而成的跨语言全栈虚拟机，可以作为“任何语言”的运行平台使用。语言包括：Java、Scala、Groovy、Kotlin；C、C++、JavaScript、Ruby、Python、R等。

支持不同语言中混用对方的接口和对象，支持这些语言使用已经编写好的本地库文件。

工作原理是将这些语言的源代码或源代码编译后的中间格式，通过解释器转换为能被Graal VM接受的中间表示。Graal VM提供Truffle工具集快速构建面向一种新语言解释器。在运行时还能进行即时编译优化，获得比原生编译器更优秀的执行效率。

如果说HotSpot有一天真的被取代，Graal VM希望最大。但是Java的软件生态没有丝毫变化。

总结

具体JVM的内存结构，其实取决于其实现，不同厂商的JVM，或者同一厂商发布的不同版本，都有可能存在一定差异。我们主要以Oracle HotSpot VM为默认虚拟机。