初識(shí)Java虛擬機(jī)
1. 什么是Java虛擬機(jī)
虛擬機(jī)是一種抽象化的計(jì)算機(jī)，通過(guò)在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Java虛擬機(jī)有自己完善的硬體架構(gòu)，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應(yīng)的指令系統(tǒng)。JVM屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺(tái)相關(guān)的信息，使得Java程序只需生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼），就可以在多種平臺(tái)上不加修改地運(yùn)行。
Java虛擬機(jī)存在的原因是可以屏蔽底層操作系統(tǒng)的不同，使得同一個(gè)java文件編譯生成的字節(jié)碼文件可以通過(guò)不同的操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的java虛擬機(jī)，它把字節(jié)碼解釋成具體平臺(tái)上的機(jī)器指令執(zhí)行 。java使得java語(yǔ)言可以做到”一次編譯，到處運(yùn)行“。因此，java是一種跨平臺(tái)的語(yǔ)言。
因?yàn)橛辛薐ava虛擬機(jī)這一層“解釋”，會(huì)使得java程序運(yùn)行時(shí)間比C/C++等語(yǔ)言慢。
2. 從進(jìn)程的角度理解JVM
眾所周知，Java虛擬機(jī)是運(yùn)行在操作系統(tǒng)之中的，那么它在運(yùn)行的時(shí)候就是操作系統(tǒng)的一個(gè)進(jìn)程，因?yàn)檫M(jìn)程是操作系統(tǒng)的執(zhí)行單位。當(dāng)它在運(yùn)行的時(shí)候，它就是一個(gè)操作系統(tǒng)中的進(jìn)程實(shí)例，當(dāng)它沒(méi)有在運(yùn)行時(shí)（作為可執(zhí)行文件存放于文件系統(tǒng)中），可以把它叫做程序。
javac xxx.java
java xxx
相信上面兩條命令，大家肯定很熟悉了。執(zhí)行完第一步之后，生成java文件對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼，而操作系統(tǒng)是無(wú)法直接識(shí)別字節(jié)碼的，此時(shí)就需要調(diào)用操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)將字節(jié)碼解釋成操作系統(tǒng)所能識(shí)別的二進(jìn)制可執(zhí)行文件。此時(shí)我們調(diào)用了一個(gè)名叫java的程序，而這個(gè)程序運(yùn)行之后就是一個(gè)JVM實(shí)例。
執(zhí)行的流程
java命令執(zhí)行后啟動(dòng)虛擬機(jī)進(jìn)程，虛擬機(jī)進(jìn)程啟動(dòng)完畢之后會(huì)讀取參數(shù)（即 java命令后面接的.class文件名和一些命令行傳參的參數(shù)），把他作為初始類(lèi)加載到內(nèi)存，對(duì)這個(gè)類(lèi)進(jìn)行初始化和動(dòng)態(tài)鏈接。（初始化和動(dòng)態(tài)鏈接在后面會(huì)講，此處留個(gè)印象即可）接下來(lái)便是從該類(lèi)的main方法開(kāi)始執(zhí)行。
總結(jié)分析
- .class文件不是直接被系統(tǒng)加載之后就直接在CPU執(zhí)行的，而是被一個(gè)叫做虛擬機(jī)的進(jìn)程托管的。首先必須虛擬機(jī)進(jìn)程啟動(dòng)就緒，然后由虛擬機(jī)中的類(lèi)加載器加載必要的class文件，包括jdk中的基礎(chǔ)類(lèi)（如String和Object等），然后由虛擬機(jī)進(jìn)程解釋class字節(jié)碼指令，把這些字節(jié)碼指令翻譯成本機(jī)cpu能夠識(shí)別的指令，才能在cpu上運(yùn)行。
- 更深層次的講，當(dāng)我們?cè)谶\(yùn)行class文件的時(shí)候，其實(shí)真正執(zhí)行的是Java虛擬機(jī)進(jìn)程，而不是我們的程序。那我們寫(xiě)的編譯生成的class文件是有什么作用呢？它只是虛擬機(jī)進(jìn)程執(zhí)行時(shí)需要的“原料”。這些“原料”在運(yùn)行時(shí)被加載到虛擬機(jī)中，被虛擬機(jī)解釋執(zhí)行，以控制虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)我們java代碼中所定義的一些相對(duì)高層的操作，比如創(chuàng)建一個(gè)文件等，**可以將class文件中的信息看做對(duì)虛擬機(jī)的控制信息，也就是一種虛擬指令。 **虛擬機(jī)只是處理一些底層的操作，例如內(nèi)存的分配和釋放等等。
3.JVM體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
一個(gè)Java虛擬機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中有三個(gè)子系統(tǒng)保證它的正常運(yùn)行，分別是類(lèi)加載器子系統(tǒng)，執(zhí)行引擎子系統(tǒng)，垃圾收集子系統(tǒng)。
類(lèi)加載器子系統(tǒng)
這個(gè)子系統(tǒng)用來(lái)在運(yùn)行的時(shí)候根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)加載類(lèi)，“根據(jù)需要”代表的便是當(dāng)虛擬機(jī)運(yùn)行過(guò)程中需要該類(lèi)，才會(huì)去加載它，而不是一次性加載所有的類(lèi)。
執(zhí)行引擎子系統(tǒng)
由虛擬機(jī)加載的類(lèi)，被加載到Java虛擬機(jī)內(nèi)存中之后，虛擬機(jī)會(huì)讀取并執(zhí)行它里面存在的字節(jié)碼指令。虛擬機(jī)中執(zhí)行字節(jié)碼指令的部分叫做執(zhí)行引擎。
垃圾收集子系統(tǒng)
Java虛擬機(jī)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)內(nèi)存管理。具體說(shuō)來(lái)就是自動(dòng)釋放沒(méi)有用的對(duì)象，而不需要程序員編寫(xiě)代碼來(lái)釋放分配的內(nèi)存。這部分工作由垃圾收集子系統(tǒng)負(fù)責(zé)。
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