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 簡介

Java是一門可以跨平臺的語言，但是Java本身是不可以實現(xiàn)跨平臺的，需要JVM實現(xiàn)跨平臺。javac編譯好后的class文件，在Windows、Linux、Mac等系統(tǒng)上，只要該系統(tǒng)安裝對應的Java虛擬機，class文件都可以運行。達到 ”一次編譯，到處運行” 的效果。

什么是JVM

JVM是可以運行在Java代碼的虛擬的計算機，既然是虛擬的計算機，當然也包含自己的CPU、字節(jié)碼指令集、寄存器、棧、垃圾回收、堆和存儲方法域，我們可以理解成JVM自己就是一套操作系統(tǒng)。

Java從編譯到執(zhí)行

Virtual Machine是物理機器的軟件實現(xiàn)。Java是用在VM上運行的WORA(Write Once Run Anywhere)概念而開發(fā)的。編譯器將Java文件編譯為Java .class文件，然后將.class文件輸入到JVM中，JVM會加載并執(zhí)行類文件，如下圖所示：

1. 編譯

對于Java代碼來說，是對于一個java類的編譯，利用java編譯器(javac.exe)將源碼編譯成能夠被JVM的類加載器加載的.class文件(字節(jié)碼)，字節(jié)碼不是機器碼，是一個中間代碼，與平臺無關。java編譯一個類的時候，如果這個類所依賴的類還沒有被編譯，編譯器就會先編譯這個被依賴的類，然后引用，如果java編譯器在指定的目錄下找不到該類所依賴的類的 .class文件或者 .java源文件，就會報 "Cant found sysbol"的異常錯誤。

編譯后的字節(jié)碼文件格式主要分為兩部分：常量池和方法字節(jié)碼。

• 常量池記錄的是代碼出現(xiàn)過的(常量、類名、成員變量等)以及符號引用(類引用、方法引用，成員變量引用等);
• 方法字節(jié)碼中放的是各個方法的字節(jié)碼。

2. 執(zhí)行

java類執(zhí)行的過程大概分為兩個步驟：

類的加載

類的執(zhí)行

需要說明的一點的是：JVM主要在程序第一次運行時主動使用類的時候，才會立即去加載。換言之，JVM并不是在運行時就會把所有使用到的類都加載到內存中，而是用到，不得不加載的時候，才加載進來，而且只加載一次。

從跨平臺的語言到跨語言的平臺

目前有一百多種語言可以跑在Java虛擬機上....

1、Java是跨平臺的語言

意思是說程序員寫代碼的時候只需要寫一次代碼，javac編譯也只編譯一次，但是可以在windows上運行，也可以把打好的包放到linux或者macos上運行。

2、jvm是跨語言的平臺

任何語言只要使用提供的編譯器編譯相應的語言，通過jvm就可以運行了

2、jvm與Java無關

任何語言只要你能編譯成class就可以編譯在JVM上

JVM

JVM是一種規(guī)范(1)虛擬機是一種抽象的計算機，通過從實際的計算機中仿真模擬各種計算機功能來實現(xiàn)的。JAVA虛擬機規(guī)范是一種對JAVA虛擬機實現(xiàn)的規(guī)范要求，是由oracle制定的，而我們平時常說的JAVA虛擬機一般是指的一種具體的JAVA虛擬機規(guī)范的實現(xiàn)。比如我們最經常使用的JAVA虛擬機hotspot，其實JAVA虛擬機還有很多種實現(xiàn)，甚至如果你對JAVA虛擬機規(guī)范有了深入的了解而且對此有興趣的話，可以寫一個自己的JAVA虛擬機，當然這其中的難度不難想象。Java虛擬機有自己完善的硬體架構，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應的指令系統(tǒng)。JVM屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關的信息，使得Java程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼(字節(jié)碼)，就可以在多種平臺上不加修改地運行。

(2)JVM是Java程序運行的環(huán)境,同時是一個操作系統(tǒng)的一個應用程序進程,因此它有自己的生命周期,也有己的代碼和數(shù)據(jù)空間。

(3)JVM體系主要是兩個JVM的內部體系結構分為三個子系統(tǒng)和兩大組件，分別是：類裝載(ClassLoader)子系統(tǒng)、執(zhí)行引擎子系統(tǒng)和GC子系統(tǒng) 組件是內存運行數(shù)據(jù)區(qū)域和本地接口。

常見的JVM實現(xiàn)

一、Hotspot

HotSpot VM，它是Sun JDK和OpenJDK中所帶的虛擬機，也是目前使用范圍最廣的Java虛擬機。但不一定所有人都知道的是，這個目前看起來“血統(tǒng)純正”的虛擬機在最初并非由Sun公司開發(fā)，而是由一家名為“Longview Technologies”的小公司設計的;甚至這個虛擬機最初并非是為Java語言而開發(fā)的，它來源于Strongtalk VM，而這款虛擬機中相當多的技術又是來源于一款支持Self語言實現(xiàn)“達到C語言50%以上的執(zhí)行效率”的目標而設計的虛擬機， Sun公司注意到了這款虛擬機在JIT編譯上有許多優(yōu)秀的理念和實際效果，在1997年收購了Longview Technologies公司，從而獲得了HotSpot VM。

HotSpot VM既繼承了Sun之前兩款商用虛擬機的優(yōu)點(如前面提到的準確式內存管理)，也有許多自己新的技術優(yōu)勢，如它名稱中的HotSpot指的就是它的熱點代碼探測技術(其實兩個VM基本上是同時期的獨立產品，HotSpot還稍早一些，HotSpot一開始就是準確式GC，而Exact VM之中也有與HotSpot幾乎一樣的熱點探測。為了Exact VM和HotSpot VM哪個成為Sun主要支持的VM產品，在Sun公司內部還有過爭論，HotSpot打敗Exact并不能算技術上的勝利)， HotSpot VM的熱點代碼探測能力可以通過執(zhí)行計數(shù)器找出最具有編譯價值的代碼，然后通知JIT編譯器以方法為單位進行編譯。如果一個方法被頻繁調用，或方法中有效循環(huán)次數(shù)很多，將會分別觸發(fā)標準編譯和OSR(棧上替換)編譯動作。通過編譯器與解釋器恰當?shù)貐f(xié)同工作，可以在最優(yōu)化的程序響應時間與最佳執(zhí)行性能中取得平衡，而且無須等待本地代碼輸出才能執(zhí)行程序，即時編譯的時間壓力也相對減小，這樣有助于引入更多的代碼優(yōu)化技術，輸出質量更高的本地代碼。

在2006年的JavaOne大會上，Sun公司宣布最終會把Java開源，并在隨后的一年，陸續(xù)將JDK的各個部分(其中當然也包括了HotSpot VM)在GPL協(xié)議下公開了源碼，并在此基礎上建立了OpenJDK。這樣，HotSpot VM便成為了Sun JDK和OpenJDK兩個實現(xiàn)極度接近的JDK項目的共同虛擬機。

在2008年和2009年，Oracle公司分別收購了BEA公司和Sun公司，這樣Oracle就同時擁有了兩款優(yōu)秀的Java虛擬機：JRockit VM和HotSpot VM。Oracle公司宣布在不久的將來(大約應在發(fā)布JDK 8的時候)會完成這兩款虛擬機的整合工作，使之優(yōu)勢互補，所以我們現(xiàn)在使用的虛擬機應該就是整合之后的虛擬機。整合的方式大致上是在HotSpot的基礎上，移植JRockit的優(yōu)秀特性，譬如使用JRockit的垃圾回收器與MissionControl服務，使用HotSpot的JIT編譯器與混合的運行時系統(tǒng)。

查看JVM，我們只需要使用 java-version就可以查看了

二、Jrockit

jrockit前身是BA jrockit，后被oracle收購，并免費發(fā)布，但并不開源。

jrockit可以看做是兼容標準的JDK基礎上的JVM，同原有的JVM相比，jrockit聲稱在速度上有顯著的提高(甚至超過70%)，jrockit在速度上的優(yōu)勢使其應用在時間敏感的領域內，如軍事，電信，控制等，這也得益于其針對不同處理器架構所做的優(yōu)化，曾經號稱是世界上最快的JVM

三、J9

J9 是一個IBM推出的Java虛擬機和類庫，J9在IBM的從移動設備到企業(yè)解決方案中廣泛的被使用

四、Microsoft VM

來自于微軟的JVM

五、TaobaoVM

hotspot深度定制版，除了在性能優(yōu)化方面下足了功夫，TaobaoVM還在HotSpot的基礎之上大幅度擴充了一些特定的增強實現(xiàn)。比如創(chuàng)新的GCIH(GC invisible heap)技術實現(xiàn)off-heap，這樣一來就可以將生命周期較長的Java對象從heap中移至heap之外，并且GC不能管理GCIH內部的Java對象，這樣做最大的好處就是降低了GC的回收平率以及提升了GC的回收效率，并且GCIH中的對象還能夠在多個Java虛擬機進程中實現(xiàn)共享。其他擴充技術還有利用PMU hardware的Java profiling tool和診斷協(xié)助功能等。

據(jù)說淘寶里面大概有十個人能夠手寫TaobaoVM，都是P9 P10級別的

六、LiquidVM

直接針對于硬件

七、azul zing

最新垃圾回收的業(yè)界標桿，性能極高，但是這個是收費的，并且只有土豪才用的起。

官網(wǎng)：www.azul.com

JDK JRE JVM

JVM ： 英文名稱(Java Virtual Machine)，就是我們耳熟能詳?shù)?Java 虛擬機。它只認識 xxx.class 這種類型的文件，它能夠將 class 文件中的字節(jié)碼指令進行識別并調用操作系統(tǒng)向上的 API 完成動作。所以說，jvm 是 Java 能夠跨平臺的核心，具體的下文會詳細說明。

JRE ： 英文名稱(Java Runtime Environment)，我們叫它：Java 運行時環(huán)境。它主要包含兩個部分，jvm 的標準實現(xiàn)和 Java 的一些基本類庫。它相對于 jvm 來說，多出來的是一部分的 Java 類庫。

JDK ： 英文名稱(Java Development Kit)，Java 開發(fā)工具包。jdk 是整個 Java 開發(fā)的核心，它集成了 jre 和一些好用的小工具。例如：javac.exe，java.exe，jar.exe 等。

顯然，這三者的關系是：一層層的嵌套關系。JDK>JRE>JVM

為什么我們的電腦在裝完 jdk 后會有兩個版本的 jre?

沒有聯(lián)系。甚至準確的來說，它倆是一樣的，無論是用哪一個都是可以的。只是很多人習慣將會單獨安裝另一個 jre，雖然單獨安裝的 jre 也并沒有被使用，原因可能就是剛開始大家都不清楚 jdk 和 jre 之間的關系，所以就默認的都安裝上了。

小結

今天的JVM知識點就講完了，怕什么真理無窮，進一步有進一步的歡喜，我是牧小農，大家加油！！！