文章目录
- 1、虚拟机
- 2、Java虚拟机
- 3、JVM的整体结构
- 4、Java代码的执行流程
- 5、JVM的三大功能
- 6、JVM的分类
- 7、JVM的生命周期
1、虚拟机
虚拟机，Virtual Machine，一台虚拟的计算机，用来执行虚拟计算机指令。分为：
- 系统虚拟机：如VMware，是完全对物理计算机的仿真
- 程序虚拟机：如JVM，专门为执行单个计算机程序而设计，JVM中执行的指令就是Java字节码指令
不论是哪种类型虚拟机，其上面运行的软件或者程序，都被限制于虚拟机所提供的资源之内。
2、Java虚拟机
JVM，Java Virtual Machine ，即Java虚拟机，一台处理Java字节码文件（解释为二进制文件）的虚拟计算机，本质是一个运行在计算机上的程序。
JVM运行在操作系统之上，并没有与计算机的硬件做直接的交互。（因此，不同的操作系统，对应着不同的JVM）
JVM ⇒ JRE ⇒ JDK三者的关系：
3、JVM的整体结构
以HotSpot为例：
以上架构分三层看：（首先javac编译器将xx.java源文件编译为xx.class字节码文件）
- 最上层由类装载器将字节码文件加载到内存中，生成一个大的class对象
- 中间层，其中方法区、堆区是所有线程共享，而栈、程序计数器、寄存器是一个线程一个
- 最下层，执行引擎里包括解释器、JIT即时编译器、GC垃圾回收器
上面结构图再详细：
4、Java代码的执行流程
Java做为一种跨平台的语言，一次编译，到处运行。即Java源代码被成功编译为.class字节码后，换平台运行，无需再次编译。
具体流程为：
- Java源文件x.java被编译器javac.exe（JDK自带）编译成字节码文件x.class
- 类装载器加载字节码文件到JVM
- JVM执行引擎中的解释器将字节码文件处理成二进制文件
- 操作系统执行二进制文件和硬件进行交互
PS：Java虚拟机不关心运行在其内部的程序是用的什么语言，只要是遵循其规范编译的字节码文件，就都能运行。
换言之，不是牛在Java，而是JVM。Java是跨平台的语言 ⇐ JVM是跨语言的平台
5、JVM的三大功能
1）解释和运行
把字节码解释成二进制机器码
2）内存管理
自动为对象、方法等分配内存空间，以及回收不再使用的对象
3）即时编译JIT（Just-In-Time）
对热点代码（热点代码即很短的时间内被多次调用） 进行优化，提升执行效率。Java如果不做任何优化，性能不如C、C++，因为后者编译后得到的就是机器码，少了解释这一步
Java多字节码解释为机器码这一步，是为例支持跨平台，有失有得：
即时编译是将热点代码解释完后保存在内存中，下次执行直接调用，省了一步解释操作的时间：
6、JVM的分类
- Sun Classic VM , 1996 + Java1.0 + 只有解释器，没有JIT即时编译器（因此性能较差）
- Exact VM，Java1.2，准确式内存管理，可直到内存中某个位置的数据具体是什么类型
- HotSpot VM，JDK1.3时，成为默认的虚拟机
- JRockit VM，专注于服务器端，不包含解释器
- IBM的J9，与上面的HotSpot、JRockit是三大商用虚拟机，2017年开源，命名为Open J9
- KVM和CDC/CLDC Hotspot
- Microsoft JVM
- Taobao JVM，阿里
- …
Open JDK版本的HotSpot可以做二次开发，不管是二开还是开发新的虚拟机，都要遵守Oracle制定的JVM开发规范。最后，默认的HotSpot的发展历程：
7、JVM的生命周期
STEP1：启动
JVM的启动时通过引导类加载器bootstrap class loader创建一个初始类initial class来完成的，不同的虚拟机，这个类也不同
STEP2：执行
开始执行Java程序时，JVM开始运行，程序执行结束，JVM也就停止了（jsp看JVM进程，会发现其随着程序的结束而结束）
STEP3：退出
- 程序正常执行结束，JVM退出
- 程序执行中遇到异常或错误，且一值向上throw到了main方法，main再抛，就到JVM，JVM退出
- 操作系统出现错误也会可知JVM进程终止，JVM退出
- 某个线程调用Runtime类或System类的exit方法，或者说是Runtime类的halt方法（底层是native halt0方法）
