☆技术问答集锦（十）JVM结构与机制

1 为什么要把Java源码编译成字节码，而非机器码？

由于不同的操作系统，相同程序编译后的机器码会不同，所以Java会使用JVM来屏蔽操作系统的差异，而在JVM上直接可以运行的就是Java编译后的字节码(.class)；

2 Java是属于静态语言还是动态语言？动态语言的好处？

动态类型语言：指在运行期间才去做数据类型检查的语言，也就是说，在用动态类型的语言编程时，永远也不用给任何变量指定数据类型，该语言会在你第一次赋值给变量时，在内部将数据类型记录下来。

静态类型语言：静态类型语言与动态类型语言刚好相反，它的数据类型是在编译其间检查的，也就是说在写程序时要声明所有变量的数据类型。

对于动态语言与静态语言的区分，套用一句流行的话就是：Static typing when possible, dynamic typing when needed。

综上所述，Java是属于静态语言，因为在编译阶段就要确定所有变量的数据类型。然而Java编译后并不是机器码，而是JVM解释执行的字节码。所以，其稍微有些动态语言的特性：解释执行。

3 JVM启动流程？

1. 当执行java命令时，程序会去寻找合适的JRE的home位置；
2. 在JRE/lib/cpu_arch(cpu的架构)/JVM.cfg下找到这个配置文件，确定JVM类型；
3. 确定JVM类型后就可以基于LoadLibrary来加载JVM.dll文件，对启动参数进行解析，完成JVM的创建准备工作；
4. 装载完JVM环境后就可以使用里面的函数，调用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法获得JNIEnv结构的实例；
5. JVM初始化结束之后，在启动通过findClass等操作加载Main入口类，调用main方法执行Java程序的后续操作；

JVM启动流程

4 为什么会存在JVM，其有哪些优势？

JVM屏蔽不同操作系统的差异，JVM经过长期发展已足够成熟和完善。一个完整的语言包括：前端、优化、后端、runtime、库。

5 JIT即时编译是什么及其作用？

Java程序最初是仅仅通过解释器解释执行的，即对字节码逐条解释执行，这种方式的执行速度相对会比较慢，尤其当某个方法或代码块运行的特别频繁时，这种方式的执行效率就显得很低。

于是后来在虚拟机中引入了JIT编译器（即时编译器），当虚拟机发现某个方法或代码块运行特别频繁时，就会把这些代码认定为“Hot Spot Code”（热点代码），为了提高热点代码的执行效率，在运行时，虚拟机将会把这些代码编译成与本地平台相关的机器码，并进行各层次的优化，完成这项任务的正是JIT编译器。

6 JIT是如何检测热点代码的？

运行过程中会被即时编译器编译的“热点代码”有两类：

1. 被多次调用的方法。
2. 被多次调用的循环体

两种情况，编译器都是以整个方法作为编译对象，这种编译也是虚拟机中标准的编译方式。要知道一段代码或方法是不是热点代码，是不是需要触发即时编译，需要进行Hot Spot Detection（热点探测）。目前主要的热点判定方式有以下两种：

基于采样的热点探测：采用这种方法的虚拟机会周期性地检查各个线程的栈顶，如果发现某些方法经常出现在栈顶，那这段方法代码就是“热点代码”。这种探测方法的好处是实现简单高效，还可以很容易地获取方法调用关系，缺点是很难精确地确认一个方法的热度，容易因为受到线程阻塞或别的外界因素的影响而扰乱热点探测。

基于计数器的热点探测：采用这种方法的虚拟机会为每个方法，甚至是代码块建立计数器，统计方法的执行次数，如果执行次数超过一定的阀值，就认为它是“热点方法”。这种统计方法实现复杂一些，需要为每个方法建立并维护计数器，而且不能直接获取到方法的调用关系，但是它的统计结果相对更加精确严谨。

7 JVM主要分为哪主要三部分结构？

JVM主要分为类加载器、执行引擎、运行时数据区域；

8 JVM运行时数据区域有哪些组成？

JVM运行时数据区域：方法区、Java堆、Java栈、本地方法栈；

9 JVM的内存区域，哪些是线程共享的、线程私有的？

线性共享：方法区、Java堆；
线程私有：Java栈、本地方法栈；

10 为什么有些JVM会选择用解释器+JIT编译器的混合执行引擎？

现在主流的商用虚拟机（如Sun HotSpot、IBM J9）中几乎都同时包含解释器和编译器（三大商用虚拟机之一的JRockit是个例外，它内部没有解释器，因此会有启动相应时间长之类的缺点，但它主要是面向服务端的应用，这类应用一般不会重点关注启动时间）。二者各有优势：当程序需要迅速启动和执行时，解释器可以首先发挥作用，省去编译的时间，立即执行；当程序运行后，随着时间的推移，编译器逐渐会返回作用，把越来越多的代码编译成本地代码后，可以获取更高的执行效率。解释执行可以节约内存，而编译执行可以提升效率。

11 为何HotSpot会使用两种不同的Client/Server模式即时编译？

HotSpot虚拟机中内置了 两个JIT编译器：Client Complier和Server Complier，分别用在客户端和服务端，目前主流的HotSpot虚拟机中默认是采用解释器与其中一个编译器直接配合的方式工作。

12 JVM类字节码加载流程？

类加载流程