1 前言
Class文件了解过了,那么接下来就要看JVM表演了。
JVM,在Java语言可以说是重中之重的存在,没有它Java程序是跑不起来的,Java的一次编译多次运行,也更离不开JVM的存在。
2 JVM整体结构
对于JVM存在很多的版本比如:HotSpot、早期的Sun ClassicVM、JRockit等,但JVM整体的结构模型还是主要以下为准:
类加载子系统:我们在上一篇的类加载过程就是讲的它,主要把我们的Class文件装载进JVM的运行时数据区里
运行时数据区:也就是我们常说的栈、堆啥的,JVM的内存布局
执行引擎:就是执行我们的指令代码
本地方法接口:负责与操作系统进行打交道的
3 Java代码的执行过程
代码的执行过程,从全局的角度看JVM在其中的位置和作用:承上启下
4 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
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。
由于跨平台性的设计,Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。 优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现,缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令。
4 JVM的生命周期
虚拟机的启动
Java虚拟机的启动是通过引导类加载器(bootstrap class loader)创建个初始类(initial class)来完成的,这个类是由虚拟机的具体实现指定的。
虚拟机的执行
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。
虚拟机的退出
有如下的几种情况:
程序正常执行结束
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JNIInvocation API来加载或卸载 Java虚拟机时,Java虚拟机的退出情况。
5 JVM的几个版本历史
5.1 HotSpot
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
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
通过编译器与解释器协同工作,在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡
5.2 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服务器之一,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,命名为OpenJ9,交给Eclipse基金会管理,也称为 Ecilpse openJ9
5.3 BEA 的Rockit
专注于服务器端应用
它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号 )和硬件成本的减少(达50号)。
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提供以毫秒或微秒级的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