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  • Java虚拟机学习笔记第一章(JVM与Java体系结构)

    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

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