1. JVM简介

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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字节码也未必由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、优秀的垃圾回器,以及可靠的即时编译器。

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

Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境,负责装载字节码到其内部,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定义,如怎么取操作数,怎么处理操作数,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的位置

JVM是运行在操作系统之上的,它与硬件没有直接的交互

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Java的体系结构

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JVM整体结构

  • 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,已经达到了可以和C/C++程序一较高下的地步。
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Java代码执行流程

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只要是能生成被Java虚拟机所能解释的字节码文件,那么理论上就可以自己设计一套代码了

JVM的架构模型

Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构,另外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。
  • 指令流中的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以及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。
  • 花费更少的指令去完成一项操作。
  • 在大部分情况下,基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令和三地址指令为主,而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主。
//查看指令集命令代码
cd out/production/类根目录
javap -v StackStruTest.class

//打印程序执行的进程
jps

总结:

栈:跨平台性、指令集小、指令多;执行性比寄存器差
寄存器:指令少

JVM 生命周期

1.启动
通过引导类加载器(bootstrap class loader)创建一个初始类(initial class)来完成的,这个类是由虚拟机的具体实现指定的.

2.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;
  • 程序开始执行的时候他才运行,程序结束时他就停止;
  • 执行一个所谓的Java程序的时候,真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。

3.退出

  • 程序正常执行结束
  • 程序异常或错误而异常终止
  • 操作系统错误导致终止
  • 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虚拟机的退出情况