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所谓虚拟机Virtual Machine就是一台虚拟的计算机。它是一款软件用来执行一系列虚拟计算机指令。大体上虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。 Visual BoxVMware就属于系统虚拟机它们完全是对物理计算机的仿真提供了一个可运行完整操作系统的软件平台。 程序虚拟机的典型代表就是Java虚拟机它专门为执行单个计算机程序而设计在Java虚拟机中执行的指令称为Java字节码指令。
无论是系统虚拟机还是程序虚拟机在上面运行的软件都被限制于虚拟机提供的资源中。
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、优秀的垃圾回收器以及可靠的即时编译器。 Java技术的核心就是Java虚拟机JVMJava Virtual Machine因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。
作用 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是运行在操作系统之上的它与硬件没有直接的交互。
JVM的整体结构
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。
Java代码执行流程 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 1、基于栈式架构的特点 1设计和实现更简单适用于资源受限的系统。 2避开了寄存器的分配难题使用零地址指令方式分配。 3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。 4不需要硬件支持可移植性更好更好实现跨平台。 2、基于寄存器架构的特点 1典型的应用是x86的二进制指令集比如系统的PC以及Android的Davlik虚拟机。 2指令集架构则完全依赖硬件可移植性差。 3性能优秀和执行更高效。 4花费更少的指令去完成一项操作。 5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。
栈跨平台性、指令集小、指令多执行性能比寄存器差。
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创建一个初始类initial class来完成的这个类是有虚拟机的具体实现指定的。
1、虚拟机的执行 1一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务执行Java程序。 2程序开始执行时它才运行程序结束时它就停止。 3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。
2、虚拟机的退出 有如下的几种情况 1程序正常执行结束。 2程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止。 3由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止。 4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。 5除此之外JNIJava Native Interface规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java虚拟机时Java虚拟机的退出情况。
JVM发展历程
Sun Classic VM 1、早在1996年Java1.0版本的时候Sun公司发布了一款名为Sun Classic VM的Java虚拟机它同时也是世界上第一款商用Java虚拟机JDK1.4时完全被淘汰。 2、这款虚拟机内部只提供解释器。 3、如果使用JIT编辑器就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器JIT就会接管虚拟机的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作。 4、现在HotSpot内置了此虚拟机。
Exact VM 1、为了解决上一个虚拟机问题jdk1.2时sun提供了此虚拟机。 2、Exact Memory Management准确式内存管理。 1也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management。 2虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。 2、具备现代高性能虚拟机的雏形。 1热点探测。 2编译器与解释器混合工作模式。 3、只在Solaris平台短暂使用其他平台上还是classic VM。 被HotSpot虚拟机替换。
