虚拟机和JVM

虚拟机

虚拟机(Virtual Machine)，就是一台虚拟的计算机，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。

Java虚拟机

JVM是一台执行字节码的虚拟机，拥有独立的运行机制，JVM平台的各种语言都可以共享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虚拟机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。

  • 一次编译，到处运行
  • 自动内存管理
  • 自动垃圾回收

JVM位置

JVM是运行在操作系统上，与硬件没有直接交互

JVM整体结构

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。

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

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JNIInvocation API来加载或卸载 Java虚拟机时，Java虚拟机的退出情况