JVM学习总结（一）

JVM：Java虚拟机

Java虚拟机是一台执行Java字节码的虚拟计算机，它拥有独立的运行机制，其运行的Java字节码也未必由Java语言编译而成。

JVM平台的各种语言可以共享Java虚拟机带来的跨平台性、优秀的垃圾回收器，以及可靠的即时编译器。

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。

Java虚拟机作用：

Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码到其内部，解释/编译为对应平台的机器指令执行。每一条Java指令在Java虚拟机规范中都有详细定义,如怎么取操作数，怎么处理操作数，处理结果放在哪里

Java虚拟机特点：

一次编译，到处运行

自动内存管理

自动垃圾回收功能

JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没用直接的交互。

java代码执行流程：

Java编译器编译过程种，任何一个节点执行失败就会造成编译失败。

虽然各个平台的java虚拟机内部实现细节不尽相同，但他们共同执行的字节码内容确是一样的。

JVM的主要任务就是负责将字节码装载到其内部，解释/编译为对应平台上的机器指令（即：汇编语言）执行。

java虚拟器使用类加载器(Class Loader) 装载class文件。

类加载完成之后会进行字节码校验，字节码校验通过之后JVM解释器会把字节码翻译成机器码 （即：汇编语言）交由操作系统执行。

但不是所有代码都是解释执行的，JVM对此做了优化。比如，以Hotspot虚拟机来说，它本身提供了JIT（Just In Time）

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。

具体来说：这两种架构之间的区别：

 - 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。

总结：

由于跨平台性的设计，java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同，所以不能设计为基于寄存器的。 优点是跨平台，指令集小，编译器容易实现，缺点是性能下降，实现同样的功能需要更多的指令。

JVM的生命周期：

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
- 由于操作系统出现错误而导致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。