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技术标签： jvm java 学习笔记 # JVM

JVM简介

为什么要学习JVM？
JVM跨平台
Java虚拟机简介
==JVM架构==（要能画出来）
JVM 生命周期

为什么要学习JVM？

深入的理解Java这门语言。
更好的解决线上排查问题（更好的解决生产线问题）
走向高级程序员和架构师的必经之路

JVM跨平台

Java是高级语言，但是真正的执行需要最终转换成机器指令才能执行：首先.java文件经过编译成为.class文件（字节码文件），然后将编译好的字节码文件放到虚拟机中就可以执行了。

Java能实现跨平台是因为JVM帮它屏蔽了众平台间的不同。
请添加图片描述

Java虚拟机简介

Java虚拟机是一台执行Java字节码的虚拟计算机，它拥有独立的运行机制，其运行的Java字节码也未必由Java语言编译而成。
JVM平台的各种语言可以共享Java虚拟机带来的跨平台性、优秀的垃圾回收器，以及可靠的即时编译器。
因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部，所以Java技术的核心就是Java虚拟机（JVM，Java Virtual Machine）。

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定义，如怎么取操作数，怎么处理操作数，处理结果放在哪里。

特点：

1、一次编译，到处运行
2、自动内存管理
3、自动垃圾回收功能

JVM位置

JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互请添加图片描述

JVM架构（要能画出来）

JVM整体结构：

1、 HotSpot VM是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一。
2、它采用解释器与即时编译器并存的架构。
请添加图片描述

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，另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构。

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Android的Davlik虚拟机。
指令集架构则完全依赖硬件，与硬件的耦合度高，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

同样执行2+3这种逻辑操作，其指令分别如下：
基于栈的计算流程（以Java虚拟机为例）：

iconst_2 //常量2入栈
istore_1
iconst_3 // 常量3入栈
iload_1
iload_2
iadd // 常量2、3出栈，执行相加
istore_0 // 结果5入栈

而基于寄存器的计算流程

mov eax,2 //将eax寄存器的值设为1
add eax,3 //使eax寄存器的值加3

JVM 架构总结

由于跨平台性的设计，Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同，所以不能设计为基于寄存器的。优点是跨平台，指令集小，编译器容易实现；缺点是性能下降，实现同样的功能需要更多的指令。

时至今日，尽管嵌入式平台已经不是Java程序的主流运行平台了（准确来说应该是HotSpot VM的宿主环境已经不局限于嵌入式平台了），那么为什么不将架构更换为基于寄存器的架构呢？
因为基于栈的架构跨平台性好、指令集小，虽然相对于基于寄存器的架构来说，基于栈的架构编译得到的指令更多，执行性能也不如基于寄存器的架构好，但考虑到其跨平台性与移植性，我们还是选用栈的架构

JVM 生命周期

虚拟机的启动:
Java虚拟机的启动是通过引导类加载器（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。

虚拟机的执行:

一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务：执行Java程序
程序开始执行时他才运行，程序结束时他就停止
执行一个所谓的Java程序的时候，真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程

虚拟机的退出:
有如下的几种情况：
1.程序正常执行结束
2.程序在执行过程中遇到了异常或错误而终止
3.由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止
4.某线程调用Runtime类或System类的exit()方法，或Runtime类的halt()方法，并且Java安全管理器也允许这次exit()或halt()操作。
5.除此之外，JNI（Java Native Interface）规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载 Java虚拟机时，Java虚拟机的退出情况。

本文链接：https://blog.csdn.net/poppy_poppy/article/details/119956813

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