第一章、JVM和Java体系结构

　　 首先要知道计算机本身不识别高级语言， java程序需要经过解释编译，编译成汇编语言，汇编语言再向下转化成0、1表示的二进制机器指令，CPU执行的是机器指令。

一、java及JVM简介

1.1、Java是夸平台的语言

　　一次编译,到处运行，是因为不同的操作系统对java虚拟机都有各自的实现，java语言运行在java虚拟机上，与平台无关，java虚拟机屏蔽了操作系统差异性。

1.2、Java虚拟机是夸语言的平台

　　任何语言编译成的class的字节码文件只要符合虚拟机规范要求，都可以在虚拟机上运行虚拟运行的是Class字节码文件，和java源文件没有关联。

二、虚拟机与Java虚拟机

所谓虚拟机，其实就是一台虚拟的机器，可以用来执行一系列虚拟的命令。大体上虚拟机可以分为两种：系统虚拟机和程序虚拟机。

1. 系统虚拟机：是完全对物理计算机的仿真，可以说和一台真实的PC操作系统没什么区别。比如常用的 Vmare 以及 Visual Box 软件，通过这些软件能够模拟出具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。
2. 程序虚拟机：专门为执行单个计算程序而产生，最典型的就是Java虚拟机，在Java虚拟机中执行字节码文件命令。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　JVM在计算机中所处的位置

三、JVM的整体结构

1. 方法区和堆区是所有线程共享的内存区域；而java栈、本地方法栈和程序员计数器是运行是线程私有的内存区域。

2. Java栈又叫做jvm虚拟机栈

3. 方法区（永久代）在jdk8中又叫做元空间Metaspace

   • 方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器（JIT编译器，英文写作Just-In-Time Compiler）编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开来。

   • 在JDK1.7之前运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时hotspot虚拟机对方法区的实现为永久代

   • 在JDK1.7 字符串常量池被从方法区拿到了堆中, 这里没有提到运行时常量池,也就是说字符串常量池被单独拿到堆,运行时常量池剩下的东西还在方法区, 也就是hotspot中的永久代

   • 在JDK1.8之后JVM 已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在Java堆（Heap）中开辟了一块区域存放运行时常量池。同时在 jdk 1.8中移除整个永久代，取而代之的是一个叫元空间（Metaspace）的区域

四、java代码的执行流程

•  javac命令叫做前端编译器,将java源文件编译成虚拟机能识别的字节码文件。
• JIT编译器叫做后端编译器,将反复执行的字节码指令编译成计算机能识别的0、1表示的机器指令，缓存在方法区。

五、java的架构模型

栈的指令集架构和寄存器的指令集架构

由于跨平台的设计，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

  　　二者区别：

• • 栈：适用于资源受限的场景、设计实现简单。跨平台性、指令集小、指令多；执行性比寄存器差

• • 寄存器：指令少

六、JVM的生命周期

6.1、启动

　　通过引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）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.

6.2、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；

• 程序开始执行的时候他才运行，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。

6.3、退出

• 程序正常执行结束

• 程序异常或错误而异常终止

• 操作系统错误导致终止

• 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

• 除此之外，JNI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

七、JVM的发展历史

• SUN Classic

• Exact VM

• HotSpot VM ：HotSpot指热点代码探测技术

• BEA JRockit：(BEA 已被Oracle收购) 专注于服务端应用，世界最快的jvm之一

• IBM J9

• Taobao JVM: 目前已经在淘宝、天猫上线，替换了Oracle官方JVM；

• Graal VM: Oracle 2018年4月公开，口号 Run Programs Faster Anywhere.最可能替代HotSpot的产品