JVM简介

虚拟机（Virtual Machine）

虚拟机就是一台虚拟的计算机，是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令。大体上，虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。

• 系统虚拟机，如VMware，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，如JVM，它专门为执行单个计算程序而设计，在JVM中执行的指令称为Java字节码指令

Java虚拟机（JVM）

Oracle拥有市场占用率最高的两款虚拟机：HotSpot和JRockit，并计划未来对它们进行整合：HotRockit。目前默认用的还是HotSpot，可以通过java -version命令的输出信息查看

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字节码也未必有Java语言编译而成，也就是说，其他语言如JavaScript、Jython、Scala等经过它们自己的编译器编译为字节码文件后，这些字节码文件只要遵循Java虚拟机规范，Java虚拟机就能执行这些程序。

JVM平台的各种语言可以共享JVM带来的跨平台性、优秀的垃圾回收器，以及可靠的即使编译器。

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，处理结果放在那里。

几款JVM简介

（1）1996年Java 10版本的时候，Sun公司发布名为Sun Classic VM的Java虚拟机，是世界上第一款商用JVM，在JDK1.4时被淘汰

• 只提供解释器，如果使用JIT编译器，就要进行外挂，但是解释器和JIT编译器不能同时使用
• 现在的HotSpot内置了此虚拟机

（2）Exact VM

• jdk1.2提供了此虚拟机，解释器和JIT编译器可以混合工作

（3）HotSpot

• jdk1.3的默认虚拟机就是HotSpot，一直使用至今

（4）JRockit

• 专注于服务端应用，不太关注程序启动速度，因此JRockit内部不包含解释器实现，全部代码都靠编译编译后执行

（5）…还有很多JVM

JVM整体结构

JAVA执行流程图解

JIT（Just In Time）即时编译，将访问频率高的代码（称为热点代码）编译成机器指令存放到方法区中，下次再执行到热点代码的时候，就不需要逐行解释字节码成机器指令，而是直接使用编译好的机器指令，提高执行效率。
解释器由于能立即解释执行程序，因此得到更快的程序响应时间，而JIT编译器由于需要搜索热点代码，编译等过程导致响应时间没有解释器块，但是一旦程序编译好，则执行性能大大提高。因此编译器和解释器的协同工作，在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡。

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

• 程序开始执行时虚拟机开始运行，程序结束时虚拟机停止
• 执行一个Java程序的时候，真正执行的是一个叫做Java虚拟机的进程

虚拟机的退出

有如下几种情况会导致虚拟机退出：

• 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
• 由于操作系统出现错误
• 某线程调用Runtime类或System类的eixt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

JVM线程系统

使用jconsole或者其他调试工具会看到有许多线程在运行，这些后台线程不包括调用main方法的main线程以及所有这个main线程自己创建的线程。
这些后台系统线程在HotSpot JVM里主要是：

• 虚拟机线程
  这种线程的执行类型包括“stop-the-world”的垃圾收集，线程栈收集，线程挂起以及偏向锁撤销
• 周期任务线程
  这种线程是时间周期事件的体现（比如中断），他们一般用于周期性操作的调度执行
• GC线程
  这种线程对在JVM里不同种类的垃圾收集行为提供了支持
• 编译线程
  这种线程在运行时会将字节码编译到本地代码
• 信号调度线程
  这种线程接受信号并发送给JVM，在它内部通过调用适当的方法进行处理