JVM笔记(一)(总体结构)

关于虚拟机

分为系统虚拟机和程序虚拟机。

  • 系统虚拟机:Visual Box,VMware就属于系统虚拟机,它们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:JVM就是典型的程序虚拟机,它专门为执行单个计算机的程序而设计。

关于JVM

基于JVM,Java实现了“Write once, Run anywhere”。JVM只关心字节码文件,也就是说,无论何种语言编写的程序,只要能够被编译成字节码文件,即可以在JVM上进行运行。

JVM虚拟机就是二进制字节码的运行环境,负责装在字节码到其内部,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。除了“一次编译,到处运行”,JVM还提供了自动内存管理自动垃圾回收

JVM的结构(粗略)

HotSpot VM 非细化图

JVM的架构模型

Java编译器的指令流基本上是一种基于栈的指令集结构,另外一种指令集结构是基于寄存器的。

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。

基于寄存器架构的特点:

  • 完全依赖硬件,可移植性差。
  • 性能优秀,执行高效。
  • 一项操作所需求的指令数量更少。
  • 大部分情况下,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,基于栈式的指令集则是以零地址指令为主。

JVM的生命周期

  • 启动:Java虚拟机的启动是通过引导类加载器创建一个初始类来完成的,这个类是由虚拟机的具体实现指定的。
  • 执行:
    1. 一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务,执行Java程序。
    2. 程序开始执行它才运行,程序结束时它就停止。
    3. 执行一个所谓的Java程序的时候,真正的在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。
  • 退出:
    1. 程序正常执行结束后退出。
    2. 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止。
    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. JNI规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java虚拟机时,Java虚拟机退出的情况。