什么是JVM

已于 2022-08-21 00:59:42 修改
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分类专栏： Java虚拟机 文章标签： jvm java 面试
于 2022-08-12 23:47:55 首次发布
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什么事JVM

什么是JVM

  • 面试
  • 理解底层实现原理
  • 中高程序员的必备技能

一. JVM概述

定义：

Java Virtual Machine -java程序的运行环境(java二进制字节码的运行环境)

  • Java虚拟机（英语：Java Virtual Machine，缩写为JVM），一种能够执行Java bytecode的虚拟机，以堆栈结构机器来进行实做。最早由Sun微系统所研发并实现第一个实现版本，是Java平台的一部分，能够执行以Java语言写作的软件程序。

  • Java虚拟机有自己完善的硬体架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。通过对中央处理器（CPU）所执行的软件实现，实现能执行编译过的Java程序码（Applet与应用程序）。

  • 作为一种编程语言的虚拟机，实际上不只是专用于Java语言，只要生成的编译文件符合JVM对加载编译文件格式要求，任何语言都可以由JVM编译运行。此外，除了甲骨文，也有其他开源或闭源的实现。

好处：

  • 一次编写,到出运行
  • 具有自动内存管理，垃圾回收功能
  • 具有数组下标越界检查
  • 使用虚方法调用的机制实现了多态

比较：
轮范围：JVM<JRE<JDK
在这里插入图片描述

JVM 是可运行 Java 代码的假想计算机 ，包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收，堆 和 一个存储方法域。JVM 是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互。

二. 常见的JVM

在这里插入图片描述

  • HotSpot
    最著名的就是 oralce 公司的 HotSpot ，现在学习和使用的也都是这个jvm。 JVM 的全称是 Java Virtual Machine （java虚拟机），虚拟机是一种抽象化的计算机，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的

三. 学习路线

(一). JVM内存区域

在这里插入图片描述
JVM 内存区域：

线程私有区域线程共享区域
程序计数器、虚拟机栈、本地方法区JAVA 堆、方法区，直接内存

特别注意：

  1. 线程私有数据区域生命周期与线程相同, 依赖用户线程的启动/结束 而 创建/销毁(在 Hotspot VM 内每个线程都与操作系统的本地线程直接映射, 因此这部分内存区域的存/否跟随本地线程的生/死对应)。
  2. 线程共享区域随虚拟机的启动/关闭而创建/销毁
  3. 直接内存并不是 JVM 运行时数据区的一部分, 但也会被频繁的使用: 在 JDK 1.4 引入的 NIO 提
    供了基于 Channel 与 Buffer 的 IO 方式, 它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存, 然后使用
    DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作(详见: Java I/O 扩展), 这样就避免了在 Java
    堆和 Native 堆中来回复制数据, 因此在一些场景中可以显著提高性能

在这里插入图片描述

  • 运行环境
    在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • 运行过程
    我们都知道 Java 源文件，通过编译器，能够生产相应的Class 文件，也就是字节码文件，而字节码文件又通过 Java 虚拟机中的解释器，编译成特定机器上的机器码

① Java 源文件—->编译器—->字节码文件

② 字节码文件—->JVM—->机器码

每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机是相同的，这也就是 Java 为什么能够跨平台的原因了 ，当一个程序从开始运行，这时虚拟机就开始实例化了，多个程序启动就会存在多个虚拟机实例。程序退出或者关闭，则虚拟机实例消亡，多个虚拟机实例之间数据不能共享

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<think>好的，用户想了解JVM的基本概念，特别是JVM是什么。首先我需要整理JVM的定义、作用以及关键组成部分。根据提供的引用资料，JVM是Java虚拟机的缩写，属于Java平台的核心组件，负责执行字节码，实现跨平台运行。用户可能对跨平台的机制不太清楚，需要详细解释。 接下来要确定回答的结构。先给出JVM的基本定义，然后说明其核心功能，比如跨平台、内存管理、垃圾回收等。需要引用资料中的内容，比如引用[1]提到JVM模拟计算机功能，引用[2]和[5]强调跨平台特性。然后分点解释JVM的架构，可能包括类加载器、运行时数据区、执行引擎等部分，这里引用[2][3]中的结构描述。 用户可能对JVM与其他Java组件（如JRE、JDK）的关系有疑问，需要简要说明。引用[2]提到了JRE和JDK的关系，这部分可以作为补充信息。最后，生成相关问题需要考虑用户可能进一步想了解的方面，比如内存模型、类加载机制、垃圾回收算法等，确保问题覆盖JVM的主要知识点。 检查是否需要覆盖所有引用内容，确保回答准确且引用正确。同时注意LaTeX格式的使用，比如行内公式用$...$，独立公式用$$...$$。不过当前问题可能不涉及数学公式，但需要留意是否有需要的地方。最后确保语言通顺，结构清晰，符合用户的要求。</think>### JVM（Java虚拟机）的基本概念 #### 1. **定义与核心作用** **JVM（Java Virtual Machine）** 是Java平台的核心组件，负责执行Java字节码（`.class`文件）。它通过模拟计算机功能（如指令集、内存管理）实现跨平台运行，使Java程序无需修改即可在不同操作系统（如Windows、Linux）上执行[^1][^2][^5]。 - **核心特性**： - **跨平台性**：字节码由JVM解释或编译为机器指令，屏蔽操作系统差异[^5]。 - **内存管理**：自动分配和回收内存（如堆、栈），开发者无需手动干预[^3][^4]。 #### 2. **JVM架构与关键组件** JVM的架构分为以下部分（引用自[^2]）： 1. **类加载子系统（ClassLoader）** - 加载`.class`文件到内存，并链接、初始化类。 2. **运行时数据区** - **方法区**：存储类结构、常量池等元数据。 - **堆（Heap）**：存放对象实例，是垃圾回收的主要区域。 - **虚拟机栈（JVM Stack）**：存储方法调用的栈帧（局部变量、操作数栈）。 - **程序计数器**：记录当前线程执行的位置。 - **本地方法栈**：支持非Java代码（如C/C++）的调用。 3. **执行引擎** - 解释或即时编译（JIT）字节码为机器指令。 4. **垃圾收集器（GC）** - 自动回收堆内存中不再使用的对象[^4]。 #### 3. **JVM与Java生态的关系** - **JDK（开发工具包）**：包含JVM及编译器、调试工具（如`javac`）。 - **JRE（运行环境）**：仅包含JVM和基础库，用于执行Java程序。 #### 4. **性能优化与挑战** - **内存泄漏**：对象未及时释放可能导致堆内存溢出（如`OutOfMemoryError`）。 - **调优参数**：通过调整堆大小（`-Xmx`）、垃圾回收算法（如G1、CMS）优化性能。 --- ###
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