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JVM

所谓虚拟机（Virtual Machine）就是一台虚拟的计算机。它是一款软件，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。
Visual Box，VMware就属于系统虚拟机，它们完全是对物理计算机的仿真，提供了一个可运行完整操作系统的软件平台。
程序虚拟机的典型代表就是Java虚拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在Java虚拟机中执行的指令称为Java字节码指令。

无论是系统虚拟机还是程序虚拟机，在上面运行的软件都被限制于虚拟机提供的资源中。

Java虚拟机

Java虚拟机是一台执行Java字节码的虚拟计算机，它拥有独立的运行机制，其运行的Java字节码也未必由Java语言编译编译而成。
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（JVM，Java Virtual Machine），因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。

作用：
Java虚拟机就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。

特点：
一次编译，到处运行。
自动内存管理。
自动垃圾回收功能。

JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互。

JVM的整体结构

HotSpot VM是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一。
它采用解释器与即时编译器并存的架构。
在今天，Java程序的运行性能早已脱胎换骨，已经达到了可以和C/C++程序一较高下的地步。

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。
具体来说：这两种架构之间的区别：
1、基于栈式架构的特点
（1）设计和实现更简单，适用于资源受限的系统。
（2）避开了寄存器的分配难题：使用零地址指令方式分配。
（3）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。
（4）不需要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台。
2、基于寄存器架构的特点
（1）典型的应用是x86的二进制指令集：比如系统的PC以及Android的Davlik虚拟机。
（2）指令集架构则完全依赖硬件，可移植性差。
（3）性能优秀和执行更高效。
（4）花费更少的指令去完成一项操作。
（5）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。

由于跨平台性的设计，Java的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。

栈：跨平台性、指令集小、指令多；执行性能比寄存器差。

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，这个类是有虚拟机的具体实现指定的。

1、虚拟机的执行：
（1）一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务：执行Java程序。
（2）程序开始执行时它才运行，程序结束时它就停止。
（3）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。

2、虚拟机的退出：
有如下的几种情况：
（1）程序正常执行结束。
（2）程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止。
（3）由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止。
（4）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。
（5）除此之外，JNI（Java Native Interface）规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java虚拟机时，Java虚拟机的退出情况。

JVM发展历程

Sun Classic VM
1、早在1996年Java1.0版本的时候，Sun公司发布了一款名为Sun Classic VM的Java虚拟机，它同时也是世界上第一款商用Java虚拟机，JDK1.4时完全被淘汰。
2、这款虚拟机内部只提供解释器。
3、如果使用JIT编辑器，就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器，JIT就会接管虚拟机的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作。
4、现在HotSpot内置了此虚拟机。

Exact VM
1、为了解决上一个虚拟机问题，jdk1.2时，sun提供了此虚拟机。
2、Exact Memory Management：准确式内存管理。
（1）也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management。
（2）虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。
2、具备现代高性能虚拟机的雏形。
（1）热点探测。
（2）编译器与解释器混合工作模式。
3、只在Solaris平台短暂使用，其他平台上还是classic VM。
被HotSpot虚拟机替换。