JVM系列-第1章-JVM与Java体系结构
JVM与Java体系结构
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深入理解Java虚拟机:
字节码
java字节码,指的是用java语言编译成的字节码;
任何能在jvm平台上执行的字节码格式都是一样的;
不同的编译器,可以编译出相同的字节码文件,字节码文件也可以在不同的JVM上运行;
Java虚拟机与Java语言并没有必然的联系,它只与特定的二进制文件格式—Class文件格式所关联,Class文件中包含了Java虚拟机指令集(或者称为字节码、Bytecodes)和符号表,还有一些其他辅助信息;
Java虚拟机
1 | Java技术的核心就是Java虚拟机(JVM,Java Virtual Machine),因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。 |
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的位置
JVM是运行在操作系统之上的,它与硬件没有直接的交互
Java的体系结构
JVM整体结构(重点)
- 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。
- 在今天,Java程序的运行性能早已脱胎换骨,已经达到了可以和C/C++程序一较高下的地步。
执行引擎包含三部分:解释器,及时编译器,垃圾回收器
Java代码执行流程
只是能生成被Java虚拟机所能解释的字节码文件,那么理论上就可以自己设计一套代码了
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,另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构。
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Android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方水洋
字节码反编译
1 | /** |
反编译class文件->
1 | public static void main(java.lang.String[]); |
JVM生命周期
虚拟机的启动
Java虚拟机的启动是通过引导类加载器(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。
虚拟机的执行
- 一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务:执行Java程序。
- 程序开始执行时他才运行,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。
虚拟机的退出
有如下的几种情况:
- 程序正常执行结束
- 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
- 由于操作系统用现错误而导致Java虚拟机进程终止
- 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(Java Native Interface)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。
Taobao JVM
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 VM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。
- 创新的GCIH(GCinvisible 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的回收频率和提升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
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