01-25-javajvm-JVM和Java体系架构

01-java-JVM和Java体系架构:

1、jvm底层，对性能调优，java是动态内存分配

2、java的跨平台性：
Java虚拟机关心“字节码”文件，Java虚拟机和语言关性，只要其他编程语言的编译结果满足并包含Java虚拟机的内部指令集、符号表以及其他的辅助信息，它就是一个有效的字节码文件，就能够被虚拟机所识别并装载运行。

3、字节码：java字节码指用编译后的class字节码文件。能在jvm平台上执行的字节码格式都是一样的。所以应该统称为：jvm字节码。
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。

4、虚拟接和java虚拟机

所谓虚拟机（Virtual Machine）,就是一台虚拟的计算机。它是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令。虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。

大名鼎鼎的Virtual Box，VMware就属于系统虚拟机，它们完全是对物理计算机的仿真，提供了一个可运行完整操作系统的软件平台。
程序虚拟机的典型代表就是Java虚拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在Java虚拟机中执行的指令我们称为Java字节码指令。
无论是系统虚拟机还是程序虚拟机，在上面运行的软件都被限制于虚拟机提供的资源中。

java虚拟机：特点：一次编辑到处运行，内存自动管理，垃圾自动回收

​ 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），所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。
​ 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定义，如怎么取操作数，怎么处理操作数，处理结果放在哪里。

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

• 执行引擎（高级语言翻译成机器语言）包含三部分：解释器，即时编译器，垃圾回收器

Java代码执行流程

JVM架构模型
Java编译器输入的指令流：

1、基于栈的指令集架构
1）、设计和实现更简单，适用于资源受限的系统
2）、避开了寄存器的分配难题：使用零地址指令方式分配（零地址，栈，入栈出栈，不需要地址记录，只操作当前）
3）、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
4）、不需要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台
2、基于寄存器的指令集架构（了解）。
1）、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。
2）、指令集架构则完全依赖硬件，与硬件的耦合度高，可移植性差
3）、性能优秀和执行更高效
4）、花费更少的指令去完成一项操作
5）、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

两种架构的举例：

同样执行2+3这种逻辑操作，其指令分别如下：

基于栈的计算流程（以Java虚拟机为例）

iconst_2 	//常量2入栈
istore_1	//记录常量2的地址1
iconst_3 	// 常量3入栈
istore_2	//记录常量2的地址2
iload_1		//加载常量1
iload_2		//加载常量2
iadd 		//常量2/3出栈，执行相加
istore_0 	// 结果5入栈
基于寄存器的计算流程
1
2
3
4
5
6
7
8
9

mov eax,2 //将eax寄存器的值设为1
add eax,3 //使eax寄存器的值加3
1
2

self测试

public class StackStruTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i=2;
        int j=3;
        int k=i+j;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7

反编译字节码文件

总结 栈：跨平台性、指令集小、指令多；执行性能比寄存器差

JVM虚拟机历史了解：

HotSpot VM

• HotSpot历史

• • 最初由一家名为“Longview Technologies”的小公司设计
• • 1997年，此公司被sun收购；2009年，Sun公司被甲骨文收购。
• • JDK1.3时，HotSpot VM成为默认虚拟机

• 目前Hotspot占有绝对的市场地位，称霸武林。

• • 不管是现在仍在广泛使用的JDK6，还是使用比例较多的JDK8中，默认的虚拟机都是HotSpot
• • Sun / Oracle JDK 和 OpenJDK 的默认虚拟机
• • 因此本课程中默认介绍的虚拟机都是HotSpot，相关机制也主要是指HotSpot的Gc机制。（比如其他两个商用虚机都没有方法区的概念）

• 从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用。

• 名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术。

• • 通过计数器找到最具编译价值代码，触发即时编译或栈上替换
• • 通过编译器与解释器协同工作，在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡

其他虚拟机有（了解）：Sun Classic VM，Exact VM，JRockit，IBM的J9，KVM和CDC / CLDC Hotspot，Azul VM，Liquid VM，Apache Harmony，Micorsoft JVM，Taobao JVM，Dalvik VM，Graal VM

其他虚拟机有（了解）：Sun Classic VM，Exact VM，JRockit，IBM的J9，KVM和CDC / CLDC Hotspot，Azul VM，Liquid VM，Apache Harmony，Micorsoft JVM，Taobao JVM，Dalvik VM，Graal VM