JVM初识-----01章

一.虚拟机与java虚拟机的区别以及共同点

  1.虚拟机（Virtual Machine，简称VM）

是一种能够在物理计算机上模拟一台完整的计算机系统的软件。它运行在宿主操作系统之上，可以提供一个独立的运行环境，使得在不同的操作系统上运行相同的应用程序成为可能。

   2.Java虚拟机（Java Virtual Machine，简称JVM）

是一种特殊的虚拟机，它可以解释和执行Java字节码，使得开发者能够将Java程序跨平台地运行在不同的操作系统上。JVM是Java语言的核心，它负责执行Java程序的运行时环境，包括内存管理、垃圾回收等。

  3.虚拟机和Java虚拟机的共同点

是它们都是运行在宿主操作系统之上的软件，提供独立的运行环境。它们都可以模拟一台完整的计算机系统，并执行相应的应用程序。虚拟机和Java虚拟机都具有跨平台的特性，可以在不同的操作系统上运行相同的应用程序。同时，它们都提供了一些额外的功能和服务，比如内存管理、垃圾回收等。

  4.虚拟机和Java虚拟机的区别

在于它们的用途和执行的代码类型。虚拟机可以执行各种不同的代码，包括但不限于Java字节码，而Java虚拟机只能解释和执行Java字节码。此外，虚拟机还可以模拟多个操作系统和硬件平台，而Java虚拟机则主要用于运行Java程序。

二.JVM的位置 

三.java代码执行流程

1. 代码编写：首先，我们需要编写Java代码。Java代码通常保存在以.java为文件后缀的文件中。

2. 编译：接下来，我们需要将Java代码编译为字节码。字节码是一种中间代码，不直接运行在计算机上，而是在Java虚拟机（JVM）上运行。编译器将Java代码转换为字节码，并生成以.class为文件后缀的文件。

3. 类加载：Java虚拟机（JVM）会将字节码加载到内存中。它会根据需要动态加载和链接类。这个过程通常是自动的，无需我们手动干预。

4. 执行：一旦类被加载到内存中，JVM会执行其中的代码。JVM会逐条解释字节码指令，并执行相应的操作。在执行过程中，JVM会管理内存、处理异常等。

5. 运行结果：Java代码的运行结果将根据代码逻辑和输入数据进行计算，并输出结果。结果可以在控制台上打印，保存到文件中，或者通过网络传输给其他程序。

6. 结束：Java程序在完成所有代码的执行后，将结束运行。JVM会回收内存等资源，并将程序的退出状态返回给操作系统。

四.JVM的架构模型

 1.栈的指令集架构

是一种计算机体系结构，其中计算机的指令集被设计为操作数栈上的操作。栈是一种数据结构，具有先进后出的特点，类似于一堆盘子的堆叠。在栈的指令集架构中，计算操作数和结果都是直接在栈上进行的。

栈指令集架构与传统的寄存器指令集架构相比，有以下特点：

1. 操作数的获取和结果的存储：栈指令集架构使用栈来存储操作数和结果。在执行指令时，操作数从栈中弹出，操作完成后，结果再次压入栈中。

2. 操作数的顺序：栈指令集架构中，操作数的顺序与操作顺序是一致的。例如，对于加法操作，栈指令集架构将首先弹出两个操作数，执行加法操作，然后将结果压入栈中。因此，操作数的顺序是先进后出。

3. 指令的简洁性：相对于寄存器指令集架构，栈指令集架构通常需要更少的指令来完成相同的操作。这是因为栈指令集架构利用了操作数的顺序，不需要明确指定寄存器来存储和操作数据。

4. 存储器的使用：栈指令集架构通常需要更少的存储器来存储指令和数据。这是因为栈指令集架构中的指令和数据都存储在栈中，而不需要额外的寄存器来存储。

   2.寄存器架构

是一种计算机体系结构，其中指令操作数直接存储在寄存器中，而不是存储在内存中。这种架构被广泛应用于现代计算机系统中的中央处理器（CPU）。

在基于寄存器架构的系统中，CPU使用一组寄存器来存储临时数据和操作数。这些寄存器是与CPU紧密集成的内部存储器单元。指令操作数首先从内存加载到寄存器中，然后在寄存器中进行算术运算和逻辑操作。最后，结果可以存储回内存或复制到其他寄存器中。

基于寄存器架构的系统具有以下特点：

1. 高速访问：由于寄存器位于CPU内部，它们的访问速度比访问内存要快得多。这大大提高了指令的执行速度。

2. 数据传递效率高：由于操作数存储在寄存器中，指令可以直接对寄存器进行操作，而不需要通过内存进行传递。这消除了内存访问的延迟，提高了数据传递效率。

3. 简化指令格式：由于操作数直接存储在寄存器中，指令格式可以更加简洁。指令只需指定要操作的寄存器和操作类型即可。

4. 减少存储器带宽需求：由于操作数存储在寄存器中，而不是存储在内存中，寄存器架构可以减少对存储器带宽的需求。这使得更多的带宽可以用于其他任务，提高了系统的整体性能。

   3.为什么选择栈的指令集架构模型

      在Java虚拟机中选择栈的指令集架构模型而不选择寄存器的模型架构有几个原因：

1. 简单性：栈指令集架构模型相对于寄存器模型来说更简单。栈架构不需要考虑寄存器的分配和管理，使得虚拟机的实现更加容易。

2. 跨平台性：栈指令集架构模型是一种中间形式，不依赖于具体的硬件平台。这使得Java虚拟机可以在不同的操作系统和硬件上运行，具有更好的跨平台性。

3. 安全性：由于栈指令集架构模型不直接访问寄存器，它更容易实现安全性控制。Java虚拟机可以在运行时进行访问权限检查，确保程序的安全性。

4. 垃圾回收：栈指令集架构模型利于垃圾回收的实现。栈帧可以更容易地进行分配和回收，减少了垃圾回收的复杂性和开销。

5. 尽管栈指令集架构模型相对于寄存器模型来说在某些方面有一定的限制，但在Java虚拟机中更适合，因为它更简单、更跨平台、更安全，并且有利于垃圾回收的实现。这使得Java虚拟机能够在各种不同的环境中高效地运行Java程序。