Java虚拟机解析

Posted 2021-04-30 ApprenticeForever

作为一名java程序员，你应该知道，java代码有很多不同运行方式，比如在开发工具中运行，可以双击jar文件运行，也可以命令行中运行，甚至可以在网页中运行，当然这些运行方式都离不开JRE，也就是java的运行时环境。

实际上，JRE仅包含了运行java程序的必须组件，包含了java虚拟机以及java核心类库等。我们java程序员经常接触到的JDK（java开发工具包）同样包含了JRE，并且附带了一系列的开发诊断工具。

为什么java程序要在java虚拟机中运行

java作为一门高级的编程语言，它的语法非常复杂，抽象程序也很高。。所以直接在硬件上运行这样复杂的程序不现实，所以运行java程序之前一定要多它做一番转换。

转换的主要思路：设计一个面向java程序特性的虚拟机，并通过编译器将程序转化成虚拟机可以识别的指令序列，也称为java字节码。

java虚拟机怎样运行java字节码？

下明从标准JDK中HotSpot虚拟机为例，从虚拟机以及底层硬件的角度介绍java虚拟机如何运行java字节码。

从虚拟机的角度发，执行java代码首先需要将它编译的class文件加载到java虚拟机中，加载后的java代码会被存放于方法区中，实际运行时，虚拟机会执行方法区中的代码。j

java虚拟机在内存中划分出堆以及栈用于存放运行时数据，同时java虚拟机会将栈划分为面向java方法的java方法栈以及面向本地方法（c++编写的native方法）的本地方法栈，以及存放各个线程执行位置的PC寄存器。

在运行的过程中，每当调用一个java方法，java虚拟机就会在当前线程的java方法栈中生成一个栈帧。这个栈帧是提前算好的，而且java虚拟机不要求栈帧在内存中连续分布。

当退出当前的方法执行时，不论是正常返回还是异常返回，java虚拟机都会弹出当前线程的当前栈帧，并将之舍弃。

从硬件的角度来看，java字节码是无法运行地1，因此，java虚拟机需要将字节码翻译成机器码。

在HotSpot里面，上述的翻译·过程有俩种方式：一种是解释执行，即逐条将字节码编译成机器码并执行；第二种是即时编译（Just-In-Time Compilation），即将一个方法中包含的所有字节码全部编译完之后再执行。

前者的优势在于需要等待编译，而后者的优势在于实际的执行速度更快。HotSpot采用了混合模式，综合了解释执行以及即时编译的优点，先解释执行字节码，而后将其中反复执行的代码，以方法为单位进行即使编译。

java虚拟机的运行效率

HotSpot采用了多种技术来提升启动性能以及峰值性能，即时编译就是其中的重要技术之一。

即时编译是建立在程序符合二八定律的假设上的，即百分之二十的代码占据了百分之八十的计算资源。

对于占据了大部分的不常用的代码，我们不需要耗费时间将它编译成机器码，而是采用执行的方式，另一方面，对于占据一小部分的热点代码，我们可以将它编译成机器码，达到理想的运行速度。

总结：

简单介绍了java代码如何在java虚拟机中执行

JVM如何执行java字节码