Java虚拟机学习笔记第一章（JVM与Java体系结构）

Posted 2021-06-24 妙乌

一.概念

所谓虚拟机（Virtual Machine)，就是一台虚拟的计算机。它是一款软件，用于执行一系列虚拟计算机指令。大体上，虚拟机可以分为 系统虚拟机 和 程序虚拟机。
☁ 大名鼎鼎的Visual Box,VMware就是属于系统虚拟机，他们完全是对物理计算机的仿真。提供了一个可运行完整操作系统的软件平台。
☁ 程序虚拟机的典型代表就是Java虚拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在Java虚拟机中执行的指令我们称为Java字节码指令。

无论是系统虚拟机还是程序虚拟机，在上面的软件都被限制于虚拟机提供的资源中。

二.作用

Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码到其内部，解释/编译为对应平台上的机器指令执行。每一条Java指令，Java虚拟机规范中都有详细的定义，如怎么取操作数，怎么处理操作数，处理结果放在哪里。

三.特点

√ 一次编译，到处运行
√ 自动内存管理
√ 自动垃圾回收功能

JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互

四.整体结构

4.1 HotSpot VM整体结构

HotSpot VM 是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一，它采用解释器与即时编译器并存的架构。

Java代码执行流程土如下：

4.2 JVM的架构模型

Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构，另一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构

具体来说：这两种架构之间的区别：
● 基于栈式架构的特点
✍ 设计和实现更简单，适用于资源受限的系统；
✍ 避开了寄存器的分配难题：使用零地址指令方式分配；
✍ 指令流中的指令大部分是零地址指令，其执行过程依赖于操作栈。指令集更小，编译器更容易实现；
✍ 不需要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台

● 基于寄存器架构的特点
✍ 典型的应用是X86的二进制指令集：比如传统的PC以及Andriod的Davlik虚拟机；
✍ 指令集架构则完全依赖硬件，可移植性差；
✍ 性能优秀和执行更高效；
✍ 花费更少的指令去完成一项操作
✍ 在大部分情况下，基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主。

反编译指令：

javap -v XXX.class

运行线程查看指令

jps

.class文件转换二进制文件查看工具：Binary Viewer
.class文件分析工具：jClassLib

五.JVM的生命周期

5.1 启动

Java虚拟机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，这个类是由虚拟机的具体实现指定的。

5.2 执行

程序开始执行时虚拟机开始运行，程序结束它就停止。执行一个Java程序的时候，真正执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。

5.3 退出

虚拟机退出有如下几种情况：
☂ 程序正常执行结束
☂ 程序在执行过程中遇到异常或错误而异常终止
☂ 操作系统错误导致Java虚拟机进程终止
☂ 线程调用Runtime类halt方法或System类的exit方法