CLR与JVM

Posted 2021-04-17 dotNET跨平台

首先要纠正垃圾回收在于JVM和.NET的CLR的平台功能而不是语言本身。

存在一些历史差异主要是因为.Net的设计是从java（和其他基于gc的平台）演变中吸取教训改良后的结果。

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CLR一开始就设计成了分代垃圾回收，但是初始JVM没有分代垃圾收集器。第一代的JVM垃圾收集器往往是Mark和Sweep这样简单。但随着发展，JVM已引用了分代垃圾回收机制

JVM提供了大量选项来调整GC各个方面或者在不同模式直接 的切换，例如

相比之下，CLR几乎没有提供这样繁琐个性化配置，CLR通过不断优化.NET或者.NETCore的性能来达到通用高性能和依靠服务器端的性能收集器来进行优化，最新基准测试.NETCore的性能已经在前几相当可观，避免开发人员花大量时间在clr调优又能享受极高性能，更关键的是可让所有应用无关底层平台配置而进行快速升级，而JVM提供的底层配置可不断修改jvm配置以适应业务发展，但是，这样个性化配置也是一把双刃剑，JVM调优不是一件容易的事，他是几十个配置叠加的效果，往往并不只是把GC频率和调大调小那样简单，另一方面这些JVM的优化只是用来掩盖问题的手段。真正为何引发性能问题而往往被忽视，到最后还是不得不去寻找问题根源

CLR和JVM之间的5个相似点和不同点

CLR和JVM之间的最大相似之处包括：

 ● 两台虚拟机（VM）

 ● 两者都包括垃圾收集

 ● 两者都采用基于堆栈的操作

 ● 两者都包括运行时级安全性

 ● 两者都有异常处理方法

CLR和JVM之间的主要区别包括：

 ● CLR被设计为与语言无关，JVM被设计为特定于Java

 ● CLR最初只与Windows兼容(已发布多年的.netcore和将来的.net5都是跨平台)，JVM适用于所有主要操作系统

 ● CLR使用JIT编译器，JVM使用称为Java HotSpot的专用JIT编译器

 ● CLR包含闭包，async await协程和指针声明/操作的指令，而JVM则没有

● 值类型的处理，JVM中根据逃逸分析的参数来决定何时哪些对象在堆上创建，否则在栈或者寄存器上创建以减少内存空间，而在CLR中是原生支持值类型

 

什么是虚拟机？

不难猜测虚拟机（VM）是计算机操作系统的虚拟仿真。除此之外，这种系统抽象有两种不同的实现方式。

系统虚拟机作为全功能操作系统存在，通常创建为替代使用物理机器。通过这种方式，多个环境可以同时在同一台机器上运行。但是，这听起来不像我们熟悉的CLR和JVM。

公共语言运行时（CLR）和Java虚拟机（JVM）都是进程虚拟机。这意味着它们不是执行整个操作系统，而是专门设计用于运行流程或程序而不依赖于平台环境。

深入研究CLR与JVM的相似之处

CLR和JVM都是虚拟机，它们都执行与平台无关的操作，即执行已编译的源代码。从本质上讲，这些虚拟机既可以作为程序员源代码和系统机器代码之间的中间步骤，也可以通过各种类型的处理器实现更高的可用性。在下图中，您可以看到两者的高级功能实际上是很相同的。

CLR与JVM高级功能

除了基本功能之外，还包括垃圾收集，运行时安全性和异常处理的方法。最后提到的一个相似之处是，它们都采用基于堆栈的操作，这是存储和检索操作数及其结果的最常用方法。

但是，当然，对于这些VM共享的每个相似性，可以找到实现上的差异。尽管如此，正如编程语言一样，这些虚拟机的开发互相学习。一个实现类似垃圾收集的  mark-sweep-compact 方法，另一个很快就会跟进。

主要差异：

语言和平台兼容性

CLR和JVM之间的一个潜在差异（尽管可能影响它们的开发方式）JVM是专门用于Java的，而CLR是为了与语言无关而设计的。相反，CLR最初设计为仅在Windows操作系统上运行，而JVM始终与操作系统无关。众所周知，随着发展16年微软发布.netcore，现在有了在Linux和Mac上运行的CoreCLR。

这导致了这样一个情况，即在大多数情况下，CLR和JVM之间的差异也是使用它们的语言之间的差异。或者，也可以说语言之间的一些最重要的差异。

JIT编译

我们在VM级别看到的一个很大的区别是，虽然两者都使用JIT（即时）编译，但编译器不会被调用同时运行。CLR在运行时调用时将所有MSIL代码编译为机器代码。JVM使用名为HotSpot的专用性能引擎将Java字节码JIT编译为机器可读代码。它的不同之处在于它编译和优化了最常用的代码中的“热点”。

每种编译策略在性能方面都有自己的权衡。因为CLR在运行时会编译一次所有机器代码，所以在某些情况下执行时间会有所改善。但另一方面，如果需要高频率的一小部分代码，Java的HotSpot编译器可以通过额外的优化来提高效率。

语言特色的实现

另一个较小的区别是CLR是使用指令来构建处理泛型类型以及运行时类型。基本上，这意味着CLR识别例如List <int>和List <String>之间的区别，而JVM则不能（Java实现的泛型是作为编译器的一部分，换句话说他只是语法糖，而没有真正的在执行期间判断类型，往往用java泛型要考虑到类型擦除的问题）。CLR还允许用户以Structs的形式定义新的值类型，而基于JVM的语言中的值类型是固定的（byte，short，int，long，float，double，char，boolean）。

生产监控和异常处理

虽然两者都包含异常处理方法，但两者之间的总体差异可能会影响与不同异常和错误监视工具的兼容性。反过来，这会影响故障排除策略和工作流程。

表现和采用

众所周知JAVA在运行期间占用大量内存，一方面由于没有原生支持值类型导致的内存占用，另一方面虽然JVM支持由开发人员设置GC策略，但是往往设置的低于CLR平台很大概率会导致应用没有更多可用空间而崩溃。

社区

说到竞争对手，我们知道.NET和Java都有强大的社区支持它们。在这些社区中，开发人员会在StackOverflow等网站上提出问题并进行深入的对话。搜索VM的名称可以发现，与已标记为8,628次的JVM相比，CLR已标记了3,250次。

在StackOverflow之外，还有微软和Oracle自己培养的广泛社区。在那里，用户可以找到与CLR和JVM不仅仅相关的其他信息和资源。包括云中的实施，故障排除问题等。

除此之外，社区肯定更多地围绕个人语言和平台，如.NET，Java，C / C ++，Scala等。

最后的想法

在最高级别查看这些VM，CLR和JVM之间的差异似乎几乎可以忽略不计。但是，在许多（如果不是大多数）情况下，VM级别的差异反映了使用它们的语言之间的主要差异。由于构建了这些VM及其相应语言的方式，每个VM的功能略有不同，以便提供作者想要提供的功能

参考

https://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/index.html

https://stackoverflow.com/questions/453610/javas-virtual-machine-and-clr