Java虚拟机 - 初探JVM

蔚落 2022-09-07 14:39 200阅读 0赞

## 总览Java程序的运行流程 ##

在计算机系统体系中并不认识高级语言，需要转成汇编，再由转机器指令。  
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\*.java文件通过 javac 编译成 \*.class文件，通过 ClassLoader 加载到JVM经过链接阶段（暂时不懂可略过）后，在运行时通过解释器解释执行。  
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## Java发展的重大事件 ##

*  1990年，在sun公司中，由Patrick naughton、mikesheridan以及james Gosling领导的小组Green Team，开发出新的程序语言，命名为OAK，后期更名为Java
 *  1995年，sun正式发布Java和hotJAVA产品，Java首次公开亮相。
 *  1996年1月23日sun Microsystems发布了JDK1.0.
 *  1998年，JDK1.2版本发布。同时，sun发布了JSP/Servlet、EJB规范，以及将Java分成了J2EE、J2SE和J2ME。这表明Java开始向企业、桌面应用和移动设备应用3大领域挺进。
 *  2000年，JDK1.3发布，Java HotSpot Virtual Machine正式发布，成为Java默认的虚拟机。
 *  2002年，JDK 1.4发布，古老的classic虚拟机退出历史舞台。
 *  2003年底，Java平台的scala正式发布，同年Groovy也加入了Java阵营。
 *  2004年，JDK1.5发布，同时JDK1.5改名为JavaSE5.0.
 *  2006年，JDK 6发布，同年Java开源并建立了openJDK，顺理成章，Hotspot虚拟机成为了OpenJDK中默认的虚拟机。
 *  2007年，Java平台迎来了新伙伴Clojure。
 *  2008年，Oracle收购了BEA，得到了JRockit虚拟机。
 *  2009年，Twitter宣布将后台大部分程序从ruby迁移到Scala，这是Java平台的有一次大规模应用。
 *  2010年，Oracle收购了sun，获得Java商标和最具价值的hotspot虚拟机。此时Oracle拥有市场占用率最高的两款虚拟机hotspot和JRockit，并且计划未来进行整合：HotRockit。
 *  2011年，JDK7发布，在JDK１.7ｕ4中，正式启用了新的垃圾回收器G1.
 *  2017年，JDK9发布，将G1设置为默认GC，替代CMS。
 *  2017同年，IBM的J9开源，形成了现在的open J9社区。
 *  2018年，Android的Java侵权案判决，Google公司赔偿Oracle总计88亿美元。
 *  2018同年，Oracle宣布JavaEE成为历史名词，JDBC、JMS、Servlet赠与Eclipse基金会。
 *  2018同年，JDK11发布，LTS版本的JDK，发布革命性的ZGC，调整JDK授权许可。
 *  2019年，JDK12发布，加入RedHat领导开发的shenandoah GC。
 *  在JDK11之前，OracleJDK还会存在一些openJDK中没有的、闭源的功能。但在JDK11中，openJDK和OracleJDK代码实质上已经达到完全一致的程度。

## JVM的整体结构 ##

HotSpot VM是目前市面上性能虚拟机的代表作之一，**解释器与即时编译器并存**。  
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## Java代码执行流程 ##

我们编写的Java源码首先经过Java编译器（也称前端编译器），只要其中一个编译的环节出现了问题都不能正常生成字节码文件。  
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解释器（解释执行）和JIT编译器（编译执行）：

解释器：保证响应时间，运行时对字节码指令进行逐行解释执行。

JIT编译器：二次编译，将热点代码直接编译成机器指令，并把这些机器指令缓存起来。

## JVM的架构模型 ##

java编译器输入指令流是**基于栈**的指令集架构，另外一种指令架构**基于寄存器**指令集架构。

**基于栈的指令集架构特点**

1.设计和实现更简单，适用于资源受限的系统；（栈的资源有限）

2.避开了寄存器的分配难题：使用的是零地址指令分配方式（零地址指令：只有操作数，没有地址指向操作数）

3.指令流中大部分指令是零地址指令，执行过程依赖于栈操作。

优点：指令集合小，编译器容易实现。

缺点：完成一项操作需要更多的指令完成（栈的原因导致），效率低。

4.不需要硬件的支持，可移植性好，利于跨平台（没有和硬件挂钩）

**基于寄存器指令集架构特点**

1.典型应用：传统pc以及android的Davlik虚拟机

2.指令集架构依赖于硬件，可移植性差

3.性能优秀，执行效率高（因为花费更少的指令去执行一个操作）

4.大部分情况下，寄存器指令集往往都是一地址指令、二地址指令和三地址指令为主（指令集合大）

## JVM的生命周期 ##

JVM启动 -> 执行 -> 退出。

### JVM启动 ###

Java 虚拟机的启动是通过引导类加载器（Bootstrap ClassLoader ）创建一个初始类（Initial Class）来完成的这个类是虚拟机的具体实现来指定的。

### JVM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
 *  程序开始执行时它才运行，程序结束时它就停止。
 *  执行一个Java程序的时候，真正在执行的是一个Java虚拟机的进程。

### JVM退出 ###

有如下几种情况：

*  程序正常结束
 *  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（Java Native Interface）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。

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