JVM1-初识JVM

news2024/9/28 11:12:16

什么是JVM

JVM的功能

解释和运行

内存管理

即时编译

Java性能低的主要原因和跨平台特性

常见的JVM

什么是JVM

JVM 全称是 Java Virtual Machine，中文译名：Java虚拟机

JVM本质上是一个运行在计算机上的程序，它的职责是运行Java字节码文件

Java源代码执行流程如下：

分为三个步骤：

编写Java源代码文件
使用Java编译器（javac命令）将源代码编译成Java字节码文件
使用Java虚拟机加载并运行Java字节码文件，此时会启动一个新的进程

JVM的功能

解释和运行

对字节码文件中的指令，实时地解释成机器码，让计算机执行

字节码文件中包含了字节码指令，计算器无法直接执行，Java虚拟机会将字节码文件中的字节码指令实时地解释成机器码，机器码是计算机可以运行的指令

内存管理

自动为对象、方法等分配内存
自动的垃圾回收机制，回收不再使用的对象

Java虚拟机会帮助程序员为对象分配内存，同时将不用的对象使用垃圾回收器回收掉，这是对比C和C++这些语言的一个优势。在C/C++语言中，对象的回收需要程序员手动去编写代码完成，如果遗漏了这段删除对象的代码，这个对象就会永远占用内存空间，不会再回收。所以JVM的这个功能降低了程序员编写代码的难度

即时编译

对热点代码进行优化，提升执行效率

即时编译可以说是提升Java程序性能最核心的手段

Java性能低的主要原因和跨平台特性

Java语言如果不做任何的优化，性能其实是不如C和C++语言的

主要原因是：在程序运行过程中，Java虚拟机需要将字节码指令实时地解释成计算机能识别的机器码，这个过程在运行时可能会反复地执行，所以效率较低

C和C++语言在执行过程中，只需要将源代码编译成可执行文件，就包含了计算机能识别的机器码，无需在运行过程中再实时地解释，所以性能较高

Java选择一条执行效率比较低的方式的原因：主要是为了实现跨平台的特性。Java的字节码指令，如果希望在不同平台（操作系统+硬件架构），比如在windows或者linux上运行。可以使用同一份字节码指令，交给windows和linux上的Java虚拟机进行解释，这样就可以获得不同平台上的机器码，实现了Write Once，Run Anywhere 编写一次，到处运行的目标

但是C/C++语言，如果要让程序在不同平台上运行，就需要将一份源代码在不同平台上分别进行编译，相对来说比较麻烦

再回到即时编译，在JDK1.1的版本中就推出了即时编译去优化对应的性能

虚拟机在运行过程中如果发现某一个方法甚至是循环是热点代码（被非常高频调用），即时编译器会优化这段代码并将优化后的机器码保存在内存中，如果第二次再去执行这段代码。Java虚拟机会将机器码从内存中取出来直接进行调用，这样节省了一次解释的步骤，同时执行的是优化后的代码，效率较高

Java通过即时编译器获得了接近C/C++语言的性能，在某些特定的场景下甚至可以实现超越

常见的JVM

平时最常用的就是Hotspot虚拟机

名称	作者	支持版本	社区活跃度（github star）	特性
HotSpot (Oracle JDK版)	Oracle	所有版本	高(闭源)	使用最广泛，稳定可靠，社区活跃JIT支持Oracle JDK默认虚拟机
HotSpot (Open JDK版)	Oracle	所有版本	中(16.1k)	同上开源，Open JDK默认虚拟机
GraalVM	Oracle	11, 17,19企业版支持8	高（18.7k）	多语言支持高性能、JIT、AOT支持
Dragonwell JDK龙井	Alibaba	标准版 8,11,17扩展版11,17	低(3.9k)	基于OpenJDK的增强高性能、bug修复、安全性提升JWarmup、ElasticHeap、Wisp特性支持
Eclipse OpenJ9 (原 IBM J9)	IBM	8,11,17,19,20	低(3.1k)	高性能、可扩展JIT、AOT特性支持