JVM学习1: 概述

Java是目前应用最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也早已不是简简单单的一门计算机语言了，更是一个平台、一个社区。

作为一个平台：Java虚拟机扮演着举足轻重的作用，Grooy、Scala、JRuby、Kotlin都是Java平台的一部分。

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，有数不清的论坛和社区，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。

是一个执行Java字节码的虚拟计算机，有独立的运行机制，运行的Java字节码也不一定需要使用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、优秀的垃圾回收器，以及可靠的即时编译器。

Java技术的核心就是Java虚拟机，因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。

本质上就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码，解释/编译为对应平台上的机器指令执行。每一条Java指令，Java虚拟机规范都有详细定义。

特点：

• 一次编译，到处运行
• 自动内存管理
• 自动垃圾回收

HotSpot VM是目前高性能虚拟机的代表。

他使用解释器和即时编译器并存的架构。

• Java源码
• Java编译器
  • 词法分析
  • 语法分析
  • 语法/抽象语法树
  • 语义分析
  • 注解抽象语法树
  • 字节码生成器
• 生成字节码文件
• Java虚拟机
  • 类加载器
  • 字节码校验器
  • 翻译字节码/JIT编译器
• 操作系统

• 设计和实现更简单，适用于资源受限的系统
• 避开寄存器分配难题，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，执行过程依赖操作栈，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，更好的实现跨平台

• x86的二进制指令集
• 完全依赖硬件，可移植性差
• 性能优秀，执行效率更高
• 花费更少的指令

大部分情况下，基于寄存器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。

由于跨平台的设计，Java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。

程序代码：

public static void main(String[] args) {
	int i = 2 + 3;
}

查看指令集：

> javap -v Test1.class

Classfile /D:/____/Test1.class
  Last modified 2021-10-27; size 382 bytes
  MD5 checksum 28ec587cf91ad0b3ba3642d6cbd4a04d
  Compiled from "Test1.java"
public class Test1
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #3.#19         // java/lang/Object."":()V
   #2 = Class              #20            // Test1
   #3 = Class              #21            // java/lang/Object
   #4 = Utf8               
   #5 = Utf8               ()V
   #6 = Utf8               Code
   #7 = Utf8               LineNumberTable
   #8 = Utf8               LocalVariableTable
   #9 = Utf8               this
  #10 = Utf8               LTest1;
  #11 = Utf8               main
  #12 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #13 = Utf8               args
  #14 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #15 = Utf8               i
  #16 = Utf8               I
  #17 = Utf8               SourceFile
  #18 = Utf8               Test1.java
  #19 = NameAndType        #4:#5          // "":()V
  #20 = Utf8               Test1
  #21 = Utf8               java/lang/Object
{
  public Test1();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   LTest1;

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=2, args_size=1
         0: iconst_5
         1: istore_1
         2: return
      LineNumberTable:
        line 4: 0
        line 5: 2
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       3     0  args   [Ljava/lang/String;
            2       1     1     i   I
}
SourceFile: "Test1.java"

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，这个类是有虚拟机的具体实现指定的。

执行：执行一个Java程序。

退出：程序正常结束、遇到异常而终止、System.exit方法、Runtime.halt方法等。