我们一起聊聊JVM优化:JVM概述

JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,JVM是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算 机,是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,Java 是一门抽象程度特别高的语言,提供了自动内存管理等一系列的特性。这些特性直接在操作系统上实现是不太 可能的,所以就需要 JVM 进行一番转换。,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,从图中可以看到,有了 JVM 这个抽象层之后,Java 就可以实现跨平台了。JVM 只需要保证能够正确执行 .class 文 件,就可以运行在诸如 Linux、Windows、MacOS 等平台上了。 而 Java 跨平台的意义在于一次编译,处处运行,能够做到这一点 JVM 功不可没。比如我们在 Maven 仓库下载同一 版本的 jar 包就可以到处运行,不需要在每个平台上再编译一次。 现在的一些 JVM 的扩展语言,比如 Clojure、JRuby、Groovy 等,编译到最后都是 .class 文件,Java 语言的维护 者,只需要控制好 JVM 这个解析器,就可以将这些扩展语言无缝的运行在 JVM 之上了。,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,我们用一句话概括 JVM 与操作系统之间的关系:JVM 上承开发语言,下接操作系统,它的中间接口就是字节码。,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,JVM 是 Java 程序能够运行的核心。但是需要注意,JVM 自己什么也干不了,你需要给它提供生产原料(.class 文 件) 。,仅仅是 JVM,是无法完成一次编译,处处运行的。它需要一个基本的类库,比如怎么操作文件、怎么连接网络等。 而 Java 体系很慷慨,会一次性将 JVM 运行所需的类库都传递给它。JVM 标准加上实现的一大堆基础类库,就组成 了 Java 的运行时环境,也就是我们常说的 JRE(Java Runtime Environment) 对于 JDK 来说,就更庞大了一些。除了 JRE,JDK 还提供了一些非常好用的小工具,比如 javac、java、jar 等。它 是 Java 开发的核心,让外行也可以炼剑!,我们也可以看下 JDK 的全拼,Java Development Kit。我非常怕 kit(装备)这个单词,它就像一个无底洞,预示着 你永无休止的对它进行研究。JVM、JRE、JDK 它们三者之间的关系,可以用一个包含关系表示。,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,左半部分是 Java 虚拟机规范,其实就是为输入和执行字节码提供一个运行环境。右半部分是我们常说的 Java 语法 规范,比如 switch、for、泛型、lambda 等相关的程序,最终都会编译成字节码。而连接左右两部分的桥梁依然是 Java 的字节码。,如果 .class 文件的规格是不变的,这两部分是可以独立进行优化的。但 Java 也会偶尔扩充一下 .class 文件的格式, 增加一些字节码指令,以便支持更多的特性。,我们可以把 Java 虚拟机可以看作是一台抽象的计算机,它有自己的指令集以及各种运行时内存区域,学过《计算 机组成结构》的同学会在课程的后面看到非常多的相似性。,最后,我们简单看一下一个 Java 程序的执行过程,它到底是如何运行起来的,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,这里的 Java 程序是文本格式的。比如下面这段 HelloWorld.java,它遵循的就是 Java 语言规范。其中,我们调用了 System.out 等模块,也就是 JRE 里提供的类库。,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,使用 JDK 的工具 javac 进行编译后,会产生 HelloWorld 的字节码。 我们一直在说 Java 字节码是沟通 JVM 与 Java 程序的桥梁,下面使用 javap 来稍微看一下字节码到底长什么样子。,我们一起聊聊JVM优化:JVM概述,Java 虚拟机采用基于栈的架构,其指令由操作码和操作数组成。这些 字节码指令 ,就叫作 opcode。其中, getstatic、ldc、invokevirtual、return 等,就是 opcode,可以看到是比较容易理解的。 JVM 就是靠解析这些 opcode 和操作数来完成程序的执行的。当我们使用 Java 命令运行 .class 文件的时候,实际上 就相当于启动了一个 JVM 进程。,然后 JVM 会翻译这些字节码,它有两种执行方式。常见的就是解释执行,将 opcode + 操作数翻译成机器代码;另 外一种执行方式就是 JIT,也就是我们常说的即时编译,它会在一定条件下将字节码编译成机器码之后再执行。

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