jvm是如何实现的

Posted 2023-04-18

为什么我们写出来的java代码能实现各种功能呢，能用它写出一个自己的jvm么？那么垃圾收集阿什么的，到底是怎么一回事？我学过半年C++，最近开始学java了，觉得编程语言这个东西很疑惑阿。

编程语言和自然语言类似，都是为了交流，自然语言用于跟人交流，程序语言则用于指示机器。
jvm其实也就是一个程序，这个程序能接受你的Java代码，然后根据你的意愿执行一系列操作。

举个例子，你可以写一个这样的程序，这个程序接受用户输入一句话，如果用户输入“beep”则调用机器的鸣叫，如果用户输入“exit”，则关掉本程序。在这个例子中，其实用户写的“beep”和“exit”就充当了程序语言的角色，只不过这门语言过于简单因此不可能普及。而java则具有完善的体系能够支持你表达任何意愿，然后jvm理解你的java语言并执行相应操作，这就是程序语言的原理。

当然java还有优化的方案，它的编译器将你的java语言翻译成字节码，因为jvm执行字节码的速度比直接理解java代码要快很多，后来的版本还引入了JIT技术，实时将字节码再编译成机器码，这样就能让机器直接执行指令而不需要jvm去解释。

至于垃圾收集器，就是jvm维护着每一个对象的引用（可以理解成C++里面的指针），根据一定的算法判断其是否可达，如果这个引用不可达（也就是程序的后续部分已经无法获取这个引用，比如说已超出block范围了）那么就清除这个内存对象。这样的好处是能避免由于程序员的疏忽引起的内存泄露，缺点是内存的清理不够即时，因而无用的对象常常会占据内存很长时间。

你也可以在C++里实现垃圾回收器，思路是写一个用于管理内存的类，然后程序里不再用new来新建对象，而是用这个类来产生对象，类内部拥有这个对象的指针，并在适当的时候delete它，这样就实现垃圾自动回收了，当然要写这样一个类是很困难的事。 参考技术A 如果你对这个感兴趣,不防学学编译原理 参考技术B 在C++中编程者要自己进行垃圾回收，但是在JAVA编程中程序员只有建议垃圾回收的权利，自己不能直接进行回收 参考技术C JVM(JAVA虚拟机)
Java编译程序将Java源程序翻译为JVM可执行代码—字节码。这一编译过程同C/C++的编译有些不同。
当C编译器编译生成一个对象的代码时，该代码是为在某一特定硬件平台运行而产生的。
因此，在编译过程中，编译程序通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量，以保证程序运行。Java编译器却不将对变量和方法的引用编译为数值引用，也不确定程序执行过程中的内存布局，而是将这些符号引用信息保留在字节码中，由解释器在运行过程中创立内存布局，然后再通过查表来确定一个方法所在的地址。这样就有效的保证了Java的可移植性和安全性。

终结之战！JVM是如何基于虚拟机栈运行的

hello，小伙伴们好，我是江湖人送外号[道格牙]的子牙老师。

先说下手写JVM小班的事情。手写JVM小班一期已经完成招生，谢谢各位小姥的信任与支持。让你们变得牛叉，让你们成为别人眼中心中口中的大佬就是我的责任。我会为此目标持续升级优化课程，打造新课。

目前市面上确实没人教这块内容，所以目前依然有小伙伴来咨询。手写JVM小班分两个阶段实现，第一阶段是用Java实现，第二阶段用C++实现。我预测了下，五月底之前报名，一期班可以跟得上，之后只能跟二期班了。二期班会加入大难点多线程，会讲到操作系统的线程机制，所以价格相比一期会进行较大调整。

所以真的想学习手写jvm小班的小伙伴，真的意识到底层价值的小伙伴，良心建议跟一期。报名一期可以免费学习二期。关于每期价格的调整我都会严格控制，小伙伴们可以放心哈。我本原则：好东西价不贵。

本篇文章难度较高，小伙伴们先看吧。如果确实看不懂可以留言告诉我，我周末抽时间录成视频版。

本文研究啥

JVM执行Java代码是靠执行引擎实现的。执行引擎有两套解释器：字节码解释器、模板解释器。字节码解释器比较简单，不多说，看图。本篇文章咱们讨论模板解释器执行Java代码的底层原理。

早些年研究模板解释器看到R大用汇编写的迷你版解释器，心里想：太特么牛叉了，我连怎么实现的都不知道，人家都写出来了，这差距。随着自己的努力，不断的研究沉淀，如今这些对我来说也不是那么难了。

本篇文章更近一层，不仅告诉你JVM的执行引擎是如何实现的，还会告诉你JVM的执行引擎是如何在OS的栈与自实现的栈之间来回切换完成程序运行的。小伙伴们感受到了吗，那种接近技术本质的兴奋感。

答案

如果你只想知道答案：JVM的执行引擎，即模板解释器。是通过在OS的栈与自实现的虚拟机栈来回切换完成执行Java程序的。看图

确实很抽象，打个比方吧：你想写一个很大的字，比如：牙。一张纸你觉得不够大，你搞了两张纸。写完以后是不是每张纸上都有一点，拼在一起才是一个字。这里的笔就是执行引擎，两张纸大家应该都GET到了，一张如OS栈，一张如JVM栈。

原理讲到这个程度，小白应该都听懂了吧。那你是否想知道这么牛叉的技术，是怎么实现的？不想的，面试讲到这个程度就很牛叉了，你也不用担心面试官会追问，他可能并不知道要问啥。想知道的小伙伴继续往后面看。

答案解析

核心是一个寄存器：SP。

解释下这个寄存器：操作系统栈有两个寄存器：BP、SP（不同CPU位数名称不同）。BP指向栈底，SP执行栈顶。切栈的核心就是切SP寄存器。切得不好很容易把系统搞死机哈。^_^

为什么会死机？程序讲究对称，你如果把线程引入了死胡同，它出不来，又不阻塞，又不结束，可不就死机了吗？哎，又教会了小伙伴一个离职小技巧。

上段代码再解释一下吧

只能讲到这个份上了，再听不懂我也不知道怎么讲了。只剩下录视频一招了。如果你没看懂，留言告诉我。

这种技术称为栈编织技术。与其对应的是字节码编织技术、硬编码编织技术。

结语

我是子牙老师，喜欢钻研底层，深入研究Windows、Linux内核、JVM。喜欢分享硬核知识，如果你也喜欢研究底层，喜欢硬核知识，关注我。

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