Java虚拟机(一)：JVM体系结构

一、JVM概述

Java虚拟机有自己完善的硬件架构，如处理器、堆栈等，还具有相应的指令系统

Java虚拟机本质上就是一个程序，当它在命令行上启动的时候，就开始执行保存在某字节码文件中的指令。Java语言的可移植性正是建立在Java虚拟机的基础上。任何平台只要装有针对于该平台的Java虚拟机，字节码文件（.class）就可以在该平台上运行。这就是“一次编译，多次运行”

Java虚拟机不仅是一种跨平台的软件，而且是一种新的网络计算平台。该平台包括许多相关的技术，如符合开放接口标准的各种API、优化技术等。Java技术使同一种应用可以运行在不同的平台上。Java平台可分为两部分，即Java虚拟机(Java Virtual Machine)和Java API类库

目前JVM已经支持多语言字节码文件，如Kotlin、Groovy、JRuby、Jython、Scala等

二、JVM在计算机所处的位置

JVM是运行在操作系统之上，没有直接和硬件进行交互

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三、JVM的不同实现

• SUN Classic
• Exact VM：开始具备现代JVM特性
• HotSpot VM：具备热点代码探测技术，目前在大规模使用的JVM
• 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：目前阿里淘宝、天猫均使用Taobao JVM替换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

四、JVM体系结构

1.Java代码运行流程：Java程序 --> 字节码文件 --> 类装载子系统化身为反射类Class--> 运行时数据区-->执行引擎 --> 操作系统

2.方法区和堆区是所有线程共享内存的区域而Java栈、本地方法栈和程序计数器是运行是线程私有的内存区域

五、JVM采用的架构

由于跨平台的特性，JVM采用基于栈的指令集架构，无需硬件支持，更好实现跨平台特性

与JVM采用架构相对的另一指令集架构：基于寄存器的指令集架构

下图为基于栈与寄存器指令集架构各自特点

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六、JVM声明周期

1.启动

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

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

3.结束

• 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