JVM的整体架构

Java是目前应用最为广泛的软件开发平台之一。随着Java以及Java社区的不断壮大,Java也早已不再是简简单单的一门计算机语言了,它更是一个平台、一种文化、个社区。作为一个平台, Java虚拟机扮演着举足轻重的作用。Groovy、 Scala、 JRuby、 Kotlin等都是Java平台的一部分作为一种文化,Java几乎成为了 “开源”的代名词。第三方开源软件和框架。如Tomcat、Struts, MyBatis, Spring等。就连JDK和JVM自身也有不少开源的实现,如OpenJDK、Harmony。作为一个社区, Java拥有全世界最多的技术拥护者和开源社区支持,有数不清的论坛和资料。从桌面应用软件、嵌入式开发到企业级应用、后台服务器、中间件,都可以看到Java的身影。其应用形式之复杂、参与人数之众多也令人昨舌。

Java代码执行流程

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。

具体来说:这两种架构之间的区别:

.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
基于寄存器架构的特点
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。
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。
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。

总结：由于跨平台性的设计, Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现,缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令。时至今日,尽管嵌入式平台已经不是Java程序的主流运行平台了(准确来说应该是HotSpotVM的宿主环境已经不局限于嵌入式平台了),那么为什么不将架构更换为基于寄存器的架构呢

JVM的生命周期

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。
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
虚拟机的退出
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
由于操作系统用现错误而导致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安全管理器也允许这次exit( )或halt( )操作。
除此之外，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。