俯瞰Java 虚拟机

Posted 2021-04-30 Tomcat那些事儿

||  横看成峰侧成岭,远近高低各不同。-- 苏轼

近十年来，在编程语言领域，从1995年Java 语言的发布到日渐变的火热， Java 虚拟机(JVM)  也同时受到了极大的关注。这其中不仅有 Java 虚拟机的开发者，还包括从普通的 Java 开发者，到其它像 Scala、Kotlin、Jython等「JVM语言」的开发者。

而在近几年「面试造火箭」的形势下，JVM 也是个必考的点，区别只是难和更难。

这其中， Oracle 的 HotSpot 虚拟机做为官方出品，受到了最多的关注。 市面上反响不错的几本书籍也都是从深入理解 HotSpot的角度在。

俗话说不想当厨子的裁缝不是个好司机，苏先生也说过一句很棒的话：「横看成峰侧成岭,远近高低各不同」，有些时候，我们太过于关注一种 JVM 的实现，或者只是从 JVM 规范的角度去理解虚拟机。

但具体规范为什么要这样规定，规范里比较宽松的部分，各个实现厂商为什么要采用这种方式实现，反而容易一头雾水。

每种实现，在更大的范围里，通用语言虚拟机里是怎样考虑的，是特定实现还是通用实现；甚至在计算机的视角，虚拟机到底虚拟了什么呢？

可能站在使用者的角度看，是一种理解，站在虚拟机的设计者、架构师的视角，看到的就从特定组件的细节中脱离出来，了解组件间、模块化、体系结构的设计。在习惯了从语言使用者的角度出发时，站远点儿，飞高点儿，观一观全貌，能更好的理解。

今天咱们要说的这本『虚拟机设计与实现-以JVM为例』就是这样一本，既能带你深入到虚拟机的底层细节，又能站的远一点，角度高一点，以JVM为例，俯瞰通用语言虚拟机的设计。

作者做为 Apache Harmony 开源 JVM 的主要贡献者，不仅有对虚拟机领域的研究，还有真实的工程的一手经验，所以关于虚拟机设计，在说明白是什么的同时，也能清楚的告诉你为什么。不光是庖丁解牛，还有高屋建瓴。相信看过书之后，你也会认同。

虚拟机是什么？虚拟了什么呢？

对应真实计算机系统，开篇作者就从虚拟机的类型出发，给我们介绍了完整的指令集架构(ISA)、ABI虚拟机、虚拟ISA等，给我们指出 JVM 具体是哪个类型，虚拟了什么，为什么需要虚拟机，在 Write Once， Run anywhere之外，给你更多的认识。

然后从虚拟机内部的核心组件，虚拟机中的数据结构概览，作者层层深入，到虚拟机核心组件的设计部分，像执行引擎的设计，对象的分配与垃圾回收，再到虚拟机内的线程设计，VM的线程与 OS 的线程是如何映射，线程安全以及GC的线程如何工作等。

在此之上，深入虚拟机内部，介绍对于本地接口、垃圾回收、栈展开等方面的支持。以及对于垃圾回收与线程交互的优化。

可能单独拿任何一个概念来说，并不新鲜，但每个概念、原理与设计，书中都辅以图和伪代码的形式，让读者能多 get 到一些信息，力透纸背。

在说垃圾回收的时候，除了有各类GC回收算法外，还按【移动式GC与非移动式GC】的角度，来讨论这些回收算法的优劣，以及像线程局部分配(HotSPot 里的TLAB）、跳增指针分配（HotSpot 里的 bump pointer）。

书中在介绍概念时，有些会介绍其对应操作系统里是怎样的概念，不过这一部分一般是一两句话，对于熟悉的朋友可以快速进行知识迁移。当然这也相当于指明了一条参考阅读的路径。比如像上面说的异常抛出类似于操作系统的信号机制。更前面提到的 VM的线程与OS 的线程映射与调度等等。

书里以JVM 为例，写出了不少同类书籍中较少见的内容，像栈展开、运行时辅助等，图文并茂，循序渐进，在书里我想你一定也能发现不一样的风景，到时候记得回来给我留言哦。

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