第一章_JVM和java體系結(jié)構(gòu)
1.java和JVM簡(jiǎn)介
1.1Java
Java是一門跨平臺(tái)的語(yǔ)言
Java 語(yǔ)言的特點(diǎn)包括：
- 跨平臺(tái)性：Java 程序可以在不同操作系統(tǒng)上運(yùn)行，只需安裝對(duì)應(yīng)平臺(tái)的 Java 虛擬機(jī)（JVM）即可。
- 面向?qū)ο?/mark>：Java 是一種純粹的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，支持封裝、繼承、多態(tài)等面向?qū)ο筇匦浴?/li>
- 健壯性：Java 在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了許多安全檢查，如內(nèi)存管理、異常處理等，以確保程序的穩(wěn)定性和可靠性。
- 安全性：Java 提供了安全管理機(jī)制，可以防止惡意代碼對(duì)系統(tǒng)造成危害。
- 高性能：Java 通過(guò)即時(shí)編譯等技術(shù)提高了執(zhí)行效率，適用于需要高性能的應(yīng)用場(chǎng)景。
1.2JVM
JVM 是 Java 程序的運(yùn)行環(huán)境，它負(fù)責(zé)將 Java 字節(jié)碼翻譯成特定平臺(tái)的機(jī)器碼并執(zhí)行。
JVM 還提供了垃圾回收、內(nèi)存管理等功能，幫助開(kāi)發(fā)者更輕松地管理程序的執(zhí)行。
2.Java文件編譯過(guò)程
- 程序員編寫的.java文件
- 由javac編譯成字節(jié)碼文件.class：（為什么編譯成class文件，因?yàn)镴VM只認(rèn)識(shí).class文件）
- 在由JVM編譯成電腦認(rèn)識(shí)的文件（0101010101） （對(duì)于電腦系統(tǒng)來(lái)說(shuō) 文件代表一切）
3.JVM整體結(jié)構(gòu)
- 類加載器子系統(tǒng)（Class Loader Subsystem）：
- 類加載器負(fù)責(zé)加載類文件到內(nèi)存中，并生成對(duì)應(yīng)的 Class 對(duì)象。類加載器按照特定的規(guī)則從不同的位置加載類文件，如文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等。
- 類加載器通常包括啟動(dòng)類加載器（Bootstrap Class Loader）、擴(kuò)展類加載器（Extension Class Loader）和應(yīng)用程序類加載器（Application Class Loader）等層次。
- 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area）：
- 方法區(qū)（Method Area）：存儲(chǔ)類的元信息、靜態(tài)變量、常量池等數(shù)據(jù)。
- 堆（Heap）：存儲(chǔ)對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組。
- 棧（Stack）：存儲(chǔ)局部變量、操作數(shù)棧、方法返回地址等。
- 程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）：記錄當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼指令地址。
- 本地方法棧（Native Method Stack）：為執(zhí)行本地方法服務(wù)。
- 執(zhí)行引擎（Execution Engine）：
- 解釋器（Interpreter）：逐行解釋字節(jié)碼并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的本地機(jī)器指令。
- 即時(shí)編譯器（Just-In-Time Compiler，JIT）：將熱點(diǎn)代碼（頻繁執(zhí)行的代碼段）編譯成本地機(jī)器碼，提高執(zhí)行效率。
- 本地方法接口（Native Interface）：
- 提供了與底層 C/C++ 等語(yǔ)言交互的能力，允許 Java 調(diào)用本地方法。
- 本地方法庫(kù)（Native Method Libraries）：
- 包含了一些與平臺(tái)相關(guān)的本地庫(kù)和方法，用于支持 JVM 的底層操作。
4.JVM生命周期
虛擬機(jī)的啟動(dòng)
通過(guò)引導(dǎo)類加載器（bootstrap class loader）創(chuàng)建一個(gè)初始類來(lái)完成，這個(gè)類是由虛擬機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)指定的。
虛擬機(jī)的執(zhí)行
- 一個(gè)運(yùn)行中的java虛擬機(jī)有這一個(gè)清晰地任務(wù)，執(zhí)行java程序
- 程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)他才運(yùn)行，程序結(jié)束時(shí)它就停止
- 執(zhí)行一個(gè)所謂的java程序的時(shí)候，真真正正在執(zhí)行的是一個(gè)叫做java虛擬機(jī)的進(jìn)程
虛擬機(jī)的退出程序正常執(zhí)行結(jié)束
- 程序在執(zhí)行過(guò)程中遇到了異常會(huì)錯(cuò)誤而終止
- 由于操作系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致java虛擬機(jī)進(jìn)程終止
- 某線程調(diào)用Runtime類或Systen類的exit方法，或Runtime類的halt方法，并且java安全管理器也允許這次exit或halt操作。
- 除此之外，JNI規(guī)范描述了用JNI Invocation API來(lái)加載或卸載Java虛擬機(jī)時(shí)，jaca虛擬機(jī)的退出情況
5.JVM發(fā)展進(jìn)程
Sun Classic VM
- 世界上第一款商用java虛擬機(jī)
- 虛擬機(jī)內(nèi)部只提供解釋器
- 現(xiàn)在的hotspot內(nèi)置了此虛擬機(jī)
Exact VM
- 可以知道內(nèi)存中某個(gè)位置的數(shù)據(jù)具體是什么類型
- 具備現(xiàn)代高性能虛擬機(jī)的雛形：熱點(diǎn)探測(cè)+編譯器和解釋器混合工作模式
HotSpot VM
- JDK1.3時(shí)，成為默認(rèn)虛擬機(jī)
- 在服務(wù)器端，桌面到移動(dòng)端，嵌入式都有應(yīng)用
- Hotspot指的就是熱點(diǎn)代碼探測(cè)技術(shù)
JRockit
- 專注于服務(wù)器端應(yīng)用
- 內(nèi)部不包含解析器實(shí)現(xiàn)
- 是世界上最快的JVM
J9
- 有影響力的三大商用虛擬機(jī)之一
- 服務(wù)器端，桌面應(yīng)用，嵌入式等多用途VM
Azul VM
- 無(wú)停頓垃圾回收
- 與特定硬件平臺(tái)綁定，軟硬件配合的專有虛擬機(jī)
- 可預(yù)測(cè)性
- 適用于大內(nèi)存應(yīng)用
Liquid VM
Taoban JVM文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-830978.html
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6.JDK發(fā)展路程
- JDK 1.0（1996年）：最初版本的 Java 開(kāi)發(fā)工具包中包含了最基本的 JVM，實(shí)現(xiàn)了 Java 語(yǔ)言的基本功能。
- JDK 1.2（1998年）：引入了 Just-In-Time 編譯器（JIT），提高了 Java 程序的性能。
- JDK 1.3（2000年）：增加了 Java HotSpot 虛擬機(jī)，引入了即時(shí)編譯器技術(shù)，進(jìn)一步提升了性能。
- JDK 1.4（2002年）：引入了新的垃圾回收器（包括并行回收器和分代回收器），改善了內(nèi)存管理和回收效率。
- JDK 5.0（2004年）：引入了泛型、枚舉、自動(dòng)裝箱拆箱等新特性，對(duì)虛擬機(jī)也做了優(yōu)化和改進(jìn)。
- JDK 6（2006年）：增加了 G1 垃圾回收器，改進(jìn)了性能和可靠性。
- JDK 7（2011年）：引入了新的垃圾回收器（G1 GC）、InvokeDynamic 指令等功能，提高了性能和靈活性。
- JDK 8（2014年）：引入了 Lambda 表達(dá)式、Stream API 等新特性，同時(shí)對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行了性能優(yōu)化。
- JDK 9（2017年）：引入了模塊化系統(tǒng)（Jigsaw）、改進(jìn)了垃圾回收器、優(yōu)化了性能等。
- JDK 10、11、12、13、14、15、16、17、18：每個(gè)版本都帶來(lái)了新的特性、改進(jìn)和優(yōu)化，如局部變量類型推斷、ZGC 垃圾回收器、Shenandoah 垃圾回收器等。
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