技術問答集錦（十）JVM結構與機制

1 爲何要把Java源碼編譯成字節碼，而非機器碼？

因爲不一樣的操做系統，相同程序編譯後的機器碼會不一樣，因此Java會使用JVM來屏蔽操做系統的差別，而在JVM上直接能夠運行的就是Java編譯後的字節碼(.class)；

2 Java是屬於靜態語言仍是動態語言？動態語言的好處？

動態類型語言：指在運行期間纔去作數據類型檢查的語言，也就是說，在用動態類型的語言編程時，永遠也不用給任何變量指定數據類型，該語言會在你第一次賦值給變量時，在內部將數據類型記錄下來。

靜態類型語言：靜態類型語言與動態類型語言恰好相反，它的數據類型是在編譯其間檢查的，也就是說在寫程序時要聲明全部變量的數據類型。

對於動態語言與靜態語言的區分，套用一句流行的話就是：Static typing when possible, dynamic typing when needed。

綜上所述，Java是屬於靜態語言，由於在編譯階段就要肯定全部變量的數據類型。然而Java編譯後並非機器碼，而是JVM解釋執行的字節碼。因此，其稍微有些動態語言的特性：解釋執行。

3 JVM啓動流程？

1. 當執行java命令時，程序會去尋找合適的JRE的home位置；
2. 在JRE/lib/cpu_arch(cpu的架構)/JVM.cfg下找到這個配置文件，肯定JVM類型；
3. 肯定JVM類型後就能夠基於LoadLibrary來加載JVM.dll文件，對啓動參數進行解析，完成JVM的建立準備工做；
4. 裝載完JVM環境後就可使用裏面的函數，調用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法得到JNIEnv結構的實例；
5. JVM初始化結束以後，在啓動經過findClass等操做加載Main入口類，調用main方法執行Java程序的後續操做；

4 爲何會存在JVM，其有哪些優點？

JVM屏蔽不一樣操做系統的差別，JVM通過長期發展已足夠成熟和完善。一個完整的語言包括：前端、優化、後端、runtime、庫。

5 JIT即時編譯是什麼及其做用？

Java程序最初是僅僅經過解釋器解釋執行的，即對字節碼逐條解釋執行，這種方式的執行速度相對會比較慢，尤爲當某個方法或代碼塊運行的特別頻繁時，這種方式的執行效率就顯得很低。

因而後來在虛擬機中引入了JIT編譯器（即時編譯器），當虛擬機發現某個方法或代碼塊運行特別頻繁時，就會把這些代碼認定爲「Hot Spot Code」（熱點代碼），爲了提升熱點代碼的執行效率，在運行時，虛擬機將會把這些代碼編譯成與本地平臺相關的機器碼，並進行各層次的優化，完成這項任務的正是JIT編譯器。

6 JIT是如何檢測熱點代碼的？

運行過程當中會被即時編譯器編譯的「熱點代碼」有兩類：

1. 被屢次調用的方法。
2. 被屢次調用的循環體

兩種狀況，編譯器都是以整個方法做爲編譯對象，這種編譯也是虛擬機中標準的編譯方式。要知道一段代碼或方法是否是熱點代碼，是否是須要觸發即時編譯，須要進行Hot Spot Detection（熱點探測）。目前主要的熱點斷定方式有如下兩種：

基於採樣的熱點探測：採用這種方法的虛擬機會週期性地檢查各個線程的棧頂，若是發現某些方法常常出如今棧頂，那這段方法代碼就是「熱點代碼」。這種探測方法的好處是實現簡單高效，還能夠很容易地獲取方法調用關係，缺點是很難精確地確認一個方法的熱度，容易由於受到線程阻塞或別的外界因素的影響而擾亂熱點探測。

基於計數器的熱點探測：採用這種方法的虛擬機會爲每一個方法，甚至是代碼塊創建計數器，統計方法的執行次數，若是執行次數超過必定的閥值，就認爲它是「熱點方法」。這種統計方法實現複雜一些，須要爲每一個方法創建並維護計數器，並且不能直接獲取到方法的調用關係，可是它的統計結果相對更加精確嚴謹。

7 JVM主要分爲哪主要三部分結構？

JVM主要分爲類加載器、執行引擎、運行時數據區域；

8 JVM運行時數據區域有哪些組成？

JVM運行時數據區域：方法區、Java堆、Java棧、本地方法棧；

9 JVM的內存區域，哪些是線程共享的、線程私有的？

線性共享：方法區、Java堆； 線程私有：Java棧、本地方法棧；

10 爲何有些JVM會選擇用解釋器+JIT編譯器的混合執行引擎？

如今主流的商用虛擬機（如Sun HotSpot、IBM J9）中幾乎都同時包含解釋器和編譯器（三大商用虛擬機之一的JRockit是個例外，它內部沒有解釋器，所以會有啓動相應時間長之類的缺點，但它主要是面向服務端的應用，這類應用通常不會重點關注啓動時間）。兩者各有優點：當程序須要迅速啓動和執行時，解釋器能夠首先發揮做用，省去編譯的時間，當即執行；當程序運行後，隨着時間的推移，編譯器逐漸會返回做用，把愈來愈多的代碼編譯成本地代碼後，能夠獲取更高的執行效率。解釋執行能夠節約內存，而編譯執行能夠提高效率。

11 爲什麼HotSpot會使用兩種不一樣的Client/Server模式即時編譯？

HotSpot虛擬機中內置了 兩個JIT編譯器：Client Complier和Server Complier，分別用在客戶端和服務端，目前主流的HotSpot虛擬機中默認是採用解釋器與其中一個編譯器直接配合的方式工做。

12 JVM類字節碼加載流程？