JVM原理（一）JVM通识、JVM架构

一、JVM通识

学习JVM的目的

• 面试重灾区，我们必须搞懂它。
• 生产过程中，肯定会面临JVM调优相关问题，需要也必须搞懂它。
• 打基础，想搞懂我们java赖以生存的环境长什么样子，提升对Java知识点的理解。

1.1 程序的执行方式

主要有三种：静态编译执行、动态编译执行和动态解释执行。

注意：此处所说的编译指的是编译成可让操作系统直接执行的机器码。

静态编译执行：C，C++
动态解释执行（看一行翻译一行执行）：JVM
动态编译执行（运行中进行编译）：JVM

JVM即采用了动态解释又采用了动态编译执行。

1.2. 为什么使用JVM

看下面这个图：

可以看到JVM帮我们屏蔽了操作系统。

C语言是直接编译成机器码，但是编译机器码时需要知道目标操作系统，windows操作系统编译之后的机器码是无法在linux系统上执行

即C语言多次运行不同的操作系统需要多次编译，而java一次编译到处运行，依赖jvm虚拟机，由它屏蔽操作系统的差异

1.3 字节码和机器码的区别

机器码是电脑CPU直接读取运行的机器指令，运行速度最快，但是非常晦涩难懂，也比较难编写，一般从业人员接触不到。

字节码是一种中间状态（中间码）的二进制代码（文件）。需要直译器转译后才能成为机器码。

1.4 JDK、JRE与JVM的关系

JDK包含了JRE，JRE是java程序的运行环境。

JDK：java开发工具包，既包含了JRE，也包含一些编译器等开发工具，例如javac、javap命令
JRE：java程序运行环境
JVM：属于JRE中

1.5 OracleJDK和OpenJDK

1.5.1 查看JDK的版本

通过java -version我们可以查看jdk版本

(1) 如果是SUN/OracleJDK， 显示信息为：

[root@localhost ~]# java -version
java version "1.8.0_162"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_162-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.162-b12， mixed mode)
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说明:

• Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM 表明， 此JDK的JVM是Oracle的64位HotSpot虚拟机， 运行在Server模式下(虚拟机有Server和Client两种运行模式).
• Java SE Runtime Environment (build 1.8.0_162-b12) 是Java运行时环境(即JRE)的版本信息.

(2) 如果OpenJDK， 显示信息为：

[root@localhost ~]# java -version
openjdk version "1.8.0_144"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_144-b01)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.144-b01， mixed mode)
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1.5.2 OpenJDK 的来历

Java由SUN公司(Sun Microsystems， 发起于美国斯坦福大学， SUN是Stanford University Network的缩写)发明， 2006年SUN公司将Java开源， 此时的JDK即为OpenJDK.

也就是说， OpenJDK是Java SE的开源实现， 它由SUN和Java社区提供支持， 2009年Oracle收购了Sun公司， 自此Java的维护方之一的SUN也变成了Oracle .

大多数JDK都是在OpenJDK的基础上编写实现的， 比如IBM J9， Azul Zulu， Azul Zing和Oracle JDK. 几乎现有的所有JDK都派生自OpenJDK， 它们之间不同的是许可证:

• OpenJDK根据许可证GPL v2发布;
• Oracle JDK根据Oracle二进制代码许可协议获得许可。

1.5.3 Oracle JDK的来历

Oracle JDK之前被称为SUN JDK， 这是在2009年Oracle收购SUN公司之前， 收购后被命名为Oracle JDK。

实际上， Oracle JDK是基于OpenJDK源代码构建的， 因此Oracle JDK和OpenJDK之间没有重大的技术差异。

Oracle的项目发布经理Joe Darcy在OSCON 2011 上对两者关系的介绍也证实了OpenJDK 7和Oracle JDK 7在程序上是非常接近的， 两者共用了大量相同的代码(如下图)

注意: 图中提示了两者共同代码的占比要远高于图形上看到的比例， 所以我们编译的OpenJDK基本上可以认为性能、功能和执行逻辑上都和官方的Oracle JDK是一致的.

1.5.4 Oracle JDK与OpenJDK的区别

• OpenJDK使用的是开源免费的FreeType， 可以按照GPL v2许可证使用.GPL V2允许在商业上使用;
• Oracle JDK则采用JRL(Java Research License，Java研究授权协议) 放出.JRL只允许个人研究使用，要获得Oracle JDK的商业许可证，需要联系Oracle的销售人员进行购买。

1.6 JVM和Hotspot的关系

• JVM是《JVM虚拟机规范》中提出来的规范。
• Hotspot是使用JVM规范的商用产品，除此之外还有Oracle JRockit、IBM的J9也是JVM产品

JRockit是Oracle的JVM， 从Java SE 7开始， HotSpot和JRockit合并为一个JVM。

1.7 JVM和Java的关系

jvm只认识class文件，但不是只有java文件可以编译成class文件！

1.8 JVM的运行模式

JVM有两种运行模式：Server模式与Client模式。

两种模式的区别在于：

• Client模式启动速度较快，Server模式启动较慢；
• 但是启动进入稳定期长期运行之后Server模式的程序运行速度比Client要快很多。
• 因为Server模式启动的JVM采用的是重量级的虚拟机，对程序采用了更多的优化；而Client模式启动的JVM采用的是轻量级的虚拟机。所以Server启动慢，但稳定后速度比Client远远要快。

客户端程序用client模式即可

二、JVM架构

JVM架构分为四部分

• class文件
• 类加载子系统
• 运行时数据区
• 执行引擎

未来也会按照四部分依次讲解。