JVM系列 从一到掌握JVM系列之JVM 概述篇

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【JVM系列 从一到掌握JVM系列之JVM 概述篇】



这里写目录标题

  • ??前言:??
  • ??为什么学习需要 JVM??
  • ??架构师每天都在思考什么???
  • ??JVM 生态圈??
  • ??Java 发展史??
  • ??OpenJDK和Oracle JDK 的区别??
  • ??虚拟机与Java虚拟机??
  • ??虚拟机??
  • ??Java虚拟机??
  • ??JVM的位置??
  • ??Java的体系结构??
  • ??JVM整体结构??
  • ??Java代码执行流程??
  • ??JVM的架构模型??
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为什么学习需要 JVM运行着的线上系统突然卡死,系统无法访问,甚至直接 OOM!
  • 想解决线上JVM GC问题,但却无从下手
  • 新项目上线,对各种 JVM 参数设置一脸茫然,直接默认,运行一段时间就挂了
  • 每次面试之前都要重新背一遍JVM的一些原理概念性的东西,然而面试官却经常问你在实际项目中如何调优VM参数,如何解决GC、OOM等问题,一脸懵逼
  • 中高级程序员必备技能
  • 项目管理、调优的需求
  • 追求极客的精神
  • 比如:垃圾回收算法、JIT(及时编译器)、底层原理
计算器是如何识别高级语言

架构师每天都在思考什么?
  • 应该如何让我的系统更快?
  • 如何避免系统出现瓶颈?
  • 参与现有系统的性能优化,重构,保证平台性能和稳定性
  • 根据业务场景和需求,决定技术方向,做技术选型
  • 能够独立架构和设计海量数据下高并发分布式解决方案,满足功能和非功能需求
  • 解决各类潜在系统风险,核心功能的架构与代码编写
  • 分析系统瓶颈,解决各种疑难杂症,性能调优等
JVM 生态圈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、一个社区。
  • 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
  • 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咋舌。

Java 发展史从Java的第一个版本诞生到现在已经有二十余年的时间,白驹过隙,沧海桑田,转眼已过了四分之一个世纪,在图1-3所示的时间线里,我们看到JDK的版本已经发展到了JDK 13。这二十多年里诞生过无数与Java相关的产品、技术与标准。现在让我们走入时间隧道,从孕育Java语言的时代开始,再来回顾一下Java的发展轨迹和历史变迁。

OpenJDK和Oracle JDK 的区别在JDK11之前,oracleJDK 中还会存在一些 openJDK 中没有的、闭源的功能。但在 JDK11中,我们可以认为openJDK和oracleJDK代码实质上已经完全一致的程度。

虚拟机与Java虚拟机虚拟机所谓虚拟机( 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。大体上,虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。
  • 大名鼎鼎的 Visual Box , Mware 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?? ),因为所有的 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。
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
JVM整体结构
  • HotSpot VM 是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一。
  • 它采用解释器与即时编译器并存的架构。
  • 在今天,Java程序的运行性能早已脱胎换骨,已经达到了可以和C/C++程序一较高下的地步。


执行引擎包含三部分:解释器,及时编译器,垃圾回收器


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。






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