一文带你认识JVM

? ? ? ?早在 1996 年 Java1.0 版本的时候， Sun 公司发不了一款名为 Sun Classic vm 的 java 虚拟机，它同时也是世界上第一款商业java 虚拟机， jdk1.4 时完全被淘汰。这款虚拟机内部只提供解释器。如果使用JIT 编译器，就需要进行外挂，但是一旦使用了 JIT 编译器， JIT 就会接管虚拟机的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作，现在 Hotspot 内置了此虚拟机。

1.1.2 Exact VM ?

? ? ? ?为了解决上一个虚拟机问题， jdk1.2 时， sun 提供了此虚拟机。 Exact 具备现代高性能虚拟机的雏形，包含了一下功能：

热点探测（将热点代码编译为字节码加速程序执行）。
编译器与解析器混合工作模式。

只在 Solaris 平台短暂使用，其他平台上还是 classic vm，英雄气短，终被Hotspot 虚拟机替换。

1.1.3 HotSpot VM ?

? ? ? ? 最初由一家名为 “Longview Technologies” 的小公司设计，1997年，此公司被 Sun 收购； 2009 年， Sun 公司被甲骨文收购，JDK1.3时， HotSpot VM 成为默认虚拟机。

目前 HotSpot 占用绝对的市场地位，称霸武林。不管是现在仍在广泛使用JDK6 ，还是使用比较多的 JDK8 中，默认的虚拟机都是 HotSpot、 Sun/Oracle JDK和 OpenJDK 的默认虚拟机。从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用。名称中的HotSpot 指的就是它的热点代码探测技术。它能通过计数器找到最具编译价值的代码，触发即时编译(JIT) 或栈上替换，通过编译器与解释器协同工作，在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡。

1.1.4 JRockit?

? ? ? ? JRockit 是专注于服务器端应用，目前在 HotSpot 的基础上，移植 JRockit 的优秀特性。它可以不太关注程序的启动速度，因此JRockit 内部不包含解析器实现，全部代码都靠即时编译器编译后执行。大量的行业基准测试显示，JRockit JVM 是世界上最快的 JVM。使用JRockit 产品，客户已经体验到了显著的性能提高（一些超过了 70% ）和硬件成本的减少（达50%）。

优势：全面的 Java 运行时解决方案组合。

JRockit? 面向延迟敏感型应用的解决方案? JRockit Real Time? 提供以毫秒或微秒级的 JVM 响应时间，适合财务、军事指挥、电信网络的需要。

MissionControl 服务套件，它是一组以极低的开销来监控、管理和分析生产环境中的应用程序的工具。2008， BEA 被 Oracle 收购。 Oracle表达了整合两大优秀虚拟机的工作，大致在 JDK8 中完成。整合的方式是在 HotSpot 的基础上，移植JRockit 的优秀特性。

1.1.5 J9 JVM ?

全称： IBM Technology for Java Virtual Machine ，简称 IT4J ，内部代号： J9 。

市场定位于 HotSpot 接近，服务器端、桌面应用、嵌入式等多用途 JVM ，广泛用于 IBM 的各种 Java产品。目前，有影响力的三大商用虚拟机之一，也号称是世界上最快的 Java 虚拟机 ( 在 IBM 自己的产品上稳定 )。 2017 年左右， IBM 发布了开源 J9 VM ，命名 OpenJ9 ，交给 Eclipse 基金会管理，也称为 Eclipse? OpenJ9 。

1.1.6 Taobao JVM（国产研发）?

由 AliJVM 团队发布。阿里，国内使用 Java 最强大的公司，覆盖云计算、金融、物流、电商等众多领域，需要解决高并发、高可用、分布式的复合问题。有大量的开源产品。基于OpenJDK 开发了自己的定制版本 AlibabaJDK, 简称 AJDK 。是整个阿里 JAVA 体系的基石。基于OpenJDK HotSpot JVM 发布的国内第一个优化、深度定制且开源的高性能服务器版 Java 虚拟机，它具有以下特点：

创新的GCIH(GC invisible heap)技术实现了off-heap，即将生命周期较长的Java对象从heap中移到heap之外，并且GC不能管理GCIH内部的Java对象，以此达到降低GC的回收评率和提升GC的回收效率的目的。
GCIH中的对象还能够在多个Java虚拟机进程中实现共享。
使用crc32指令实现JVM intrinsic降低JNI的调用开销；
PMU hardware的Java profiling tool和诊断协助功能；
针对大数据场景的ZenGC。 ?

taobao JVM 应用在阿里产品上性能高，硬件严重依赖? intel? 的 cpu, 损失了兼容性，但提高了性能，目前已经在淘宝、天猫上线，把Oracle 官方 JVM 版本全部替换了。

二、JVM 运行流程

JVM 是 Java 运行的基础，也是实现一次编译到处执行的关键，那么 JVM 是如何执行的呢？

2.1 JVM执行流程

? ? ? ? 程序在执行之前先要把? java? 代码转换成字节码（ class 文件）， JVM 首先需要把字节码通过一定的方式? 类加载器 ? 把文件加载到内存中 运行时数据区 ? ，而字节码文件是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交个底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器 执行引擎 将字节码翻译成底层系统指令再交由 CPU 去执行，而这个过程中需要调用其他语言的接口 本地库接口 来实现整个程序的功能，这就是这 4 个主要组成部分的职责与功能。

总结来看， JVM 主要通过分为以下 4 个部分，来执行 Java 程序的，它们分别是：

类加载器
运行时数据区
执行引擎
本地库接口

?三、JVM 运行时数据区

JVM 运行时数据区域也叫内存布局，但需要注意的是它和 Java 内存模型（ (Java Memory Model ，简称JMM）完全不同，属于完全不同的两个概念，它由以下 5 大部分组成：

?3.1 堆(线程共享)

堆的作用：程序中创建的所有对象都在保存在堆中。

堆里面分为两个区域：新生代和老生代，新生代放新建的对象，当经过一定 GC 次数之后还存活的对象会放入老生代。新生代还有 3 个区域：一个 Endn + 两个 Survivor （ S0/S1 ）。

垃圾回收的时候会将 Endn 中存活的对象放到一个未使用的 Survivor 中，并把当前的 Endn 和正在使用的 Survivor 清楚掉。(关于垃圾回收，我后续会给大家详细介绍)。

3.2 Java虚拟机栈（线程私有）

? ? ? ? ?Java 虚拟机栈的作用： Java 虚拟机栈的生命周期和线程相同， Java 虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame ）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。咱们常说的堆内存、栈内存中，栈内存指的就是虚拟机栈。

Java 虚拟机栈中包含了以下 4 部分：

局部变量表：存放了编译器可知的各种基本数据类型(8大基本数据类型)、对象引用。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在执行期间不会改变局部变量表大小。简单来说就是存放方法参数和局部变量。
操作栈：每个方法会生成一个先进后出的操作栈。
动态链接：指向运行时常量池的方法引用。
方法返回地址：PC 寄存器的地址。

3.3 本地方法栈（线程私有） ?

?本地方法栈和虚拟机栈类似，只不过 Java 虚拟机栈是给 JVM 使用的，而本地方法栈是给本地方法使用的。

3.4 程序计数器（线程私有） ??

程序计数器的作用：用来记录当前线程执行的行号的。

程序计数器是一块比较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。如果当前线程正在执行的是一个Java 方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。

如果正在执行的是一个 Native 方法，这个计数器值为空。程序计数器内存区域是唯一一个在JVM 规范中没有规定任何 OOM 情况的区域！

3.5 方法区（线程共享）?

方法区的作用：用来存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据的。

3.6?运行时常量池?

运行时常量池是方法区的一部分，存放字面量与符号引用。

字面量 : 字符串(JDK 8 移动到堆中) 、final常量、基本数据类型的值。
符号引用 : 类和结构的完全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。

小结?

🚗🚗🚗好啦，今天的分享就到这里，别说还挺晕的，哈哈哈。多看几遍就行啦！也有可能是我没有给大家表述清楚，有什么问题欢迎大家指出。

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