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。
Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够“一次编译,到处运行”的原因。
原理
JVM是java的核心和基础,在java编译器和os平台之间的虚拟处理器。它是一种基于下层的操作系统和硬件平台并利用软件方法来实现的抽象的计算机,可以在上面执行java的字节码程序。
java编译器只需面向JVM,生成JVM能理解的代码或字节码文件。Java源文件经编译器,编译成字节码程序,通过JVM将每一条指令翻译成不同平台机器码,通过特定平台运行。
JVM执行程序的过程 :
I.加载.class文件
II.管理并分配内存
III.执行垃圾收集
JVM是Java程序运行的容器,但是他同时也是操作系统的一个进程,因此他也有他自己的运行的生命周期,也有自己的代码和数据空间。
JVM在整个jdk中处于最底层,负责与操作系统的交互,用来屏蔽操作系统环境,提供一个完整的Java运行环境,因此也叫虚拟计算机.操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成,通过下面4步来完成JVM环境。
1.创建JVM装载环境和配置
2.装载JVM.dll
3.初始化JVM.dll并挂接到JNIENV(JNI调用接口)实例
4.调用JNIEnv实例装载并处理class类。
结构体系
每个JAVA程序都离不开虚拟机,JAVA程序的运行依靠具体的JAVA虚拟机实例。再JAVA虚拟机规范中,分别用子系统、内存区、数据类型以及指令这几个术语来描述。
Java虚拟机主要分为五大模块:类装载器子系统、运行时数据区、执行引擎、本地方法接口和垃圾收集模块。其中垃圾收集模块在Java虚拟机规范中并没有要求Java虚拟机垃圾收集,但是在没有发明无限的内存之前,大多数JVM实现都是有垃圾收集的。而运行时数据区都会以某种形式存在于每一个JAVA虚拟机实例中,但是Java虚拟机规范对它的描述却是相当抽象。这些运行时数据结构上的细节,大多数都由具体实现的设计者决定。
Java虚拟机不是真实的物理机,它没有寄存器,所以指令集是使用Java栈来存储中间数据,这样做的目的就是为了保持Java虚拟机的指令集尽量的紧凑,同时也便于JAVA虚拟机在那些只有很少通用寄存器的平台上实现。另外,JAVA虚拟机的这种基于栈的体系结构,有助于运行时某些虚拟机实现的动态编译器和即时编译器的代码优化
特性
1、移植性
无论是GC还是Hotspot都可以用在任何Java可用的地方。比方说,JRuby可以运行在其他平台上,Rails应用就可以运行在IBM主机上的JRuby上,而且这台IBM主机运行的是CP/CMS.实际上,由于Java和OpenJDK项目的开源,我们正在看到越来越多的平台的衍生,因此JVM的移植性也将越来越棒。
2、成熟
JVM已有多年的历史,在过去的这些年里,许多开发者为它做出了许多贡献,使得它的性能一次又一次地提升,让JVM变得更加稳定、快速和广泛。
3、覆盖面
JRuby和JVM上的其他语言项目已经被承认,一个例子是invokedynamic specification(akaJSR292)。JSR越来越配合新的语言,JVM已不再是Java一个人定制规则。JVM正在构建成为类如JRuby等项目的优良平台。还有一个MLVM(multiple languageVM)项目,好比是新特性的清算机构,是一个许多企业应用的开发者试图添加应用的地方,而这些应用正是他们想在JVM中看到的。而且JVM开发者互相协作、彼此影响,无疑这有利于JVM新特性的诞生。这些细节都可以看到JVM正在关注开发者的需求,扩大他的覆盖面。
碎片回收
Java类的实例所需的存储空间是在堆上分配的。解释器具体承担为类实例分配空间的工作。解释器在为一个实例分配完存储空间后,便开始记录对该实例所占用的内存区域的使用。一旦对象使用完毕,便将其回收到堆中。在Java语言中,除了new语句外没有其他方法为一对象申请和释放内存。对内存进行释放和回收的工作是由Java运行系统承担的。这允许Java运行系统的设计者自己决定碎片回收的方法。在SUN公司开发的Java解释器和Hot Java环境中,碎片回收用后台线程的方式来执行。这不但为运行系统提供了良好的性能,而且使程序设计人员摆脱了自己控制内存使用的风险