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【大数据Java基础- JVM 02】虚拟机(二)Java虚拟机

2.1 什么是Java虚拟机?

Java虚拟机是一台执行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、优秀的垃圾回收机制,以及可靠的即时编译器。

Java技术的核心就是Java虚拟机,因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。

 |  可以这样理解

JVM类似于一台小电脑运行在windows或者linux这些操作系统环境下。它与操作系统直接交互,不与硬件直接交互,操作系统可以帮我们完成和硬件交互的工作。

JVM不是只支持Java字节码,只要编程语言能够遵循字节码文件的规范,都可以在JVM内运行

                              

2.2 Java虚拟机是干什么的?

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,如怎么取操作数,怎么处理操作数,操作结果放在哪里。

2.3 Java虚拟机的主要特点

一次编译,到处运行

自动内存管理

自动垃圾回收机制

|  "一次编译,到处运行"怎么理解?

对于不同的操作系统,Oracle提供了不同版本的JVM,所以只需要将程序编译成一个.class文件,就可以运行在不同操作系统的JVM上

                                     

2.4 指令集架构模型

基于栈的指令集架构

  • 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;
  • JVM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。

 | 由于跨平台性的设计,Java的指令都是根据栈来设计的。

1.基于寄存器的指令集架构

  • 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;
  • 基于寄存器的指令集架构则完全依赖硬件,可移植性差;
  • 性能优秀,执行更高效;
  • 花费更少的指令去完成一项操作;
  • 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三地址指令为主

1.二者区别:举例说明

                  

|  寄存器执行性能更好,为什么不更改成根据寄存器来设计?

  • 不同平台CPU架构不同,为了实现跨平台性,所以不能设计为基于寄存器的;
  • 基于栈设计实现要简单一些;
  • 基于栈在非资源受限平台(嵌入式)也是可以用的,没有必要更改。

2.5 JVM的生命周期

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(虚拟机有不同公司开发的不同的版本)指定的。

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。

退出

  • 程序正常执行结束;
  • 程序在执行过程中遇到了异常(未被捕获)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安全管理也允许这次exit或halt操作。
  • JNI加载或卸载Java虚拟机,Java虚拟机退出

2.6 JVM整体结构

 整体结构图

 详细结构图


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