一、Java虚拟机

1、概念

• Java虚拟机是执行Java字节码的虚拟计算机，拥有独立的运行机制
• 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虚拟机的跨平台性、垃圾回器，即时编译器。
• Java技术的核心就是Java虚拟机（JVM，Java Virtual Machine）

2、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/编译为对应平台上的机器指令执行。

3、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，它与硬件没有直接的交互

4、JVM的整体结构

5、Java代码执行流程  

6、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。
  • 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
  • 基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主

 6.1、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

• 缺点是性能下降，实现同样的功能需要更多的指令

 6.2、基于寄存器架构的特点

• 典型的应用是x86的二进制指令集：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

7、JVM的生命周期

 7.1、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。

 7.2、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。

 7.3、虚拟机的退出（如下几种情况）

• 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
• 由于操作系统运行错误而导致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。
• 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。