來了！清華學霸親碼的JVM知識詳解筆記限時分享，遭網友瘋狂下載

Hello，今天給各位童鞋們分享的是JVM，趕忙拿出小本子記下來吧

一 JVM生命週期

虛擬機的啓動

Java虛擬機的啓動是經過引導類加載器（bootstrap class loader）建立一個初始類（initial class）來完成的，這個類是由虛擬機的具體實現指定的。

虛擬機的執行

一個運行中的Java虛擬機有着一個清晰的任務：執行Java程序。

程序開始執行時他才運行，程序結束時他就中止。

執行一個所謂的Java程序的時候，真真正正在執行的是一個叫作Java虛擬機的進程。

虛擬機的退出

有以下的幾種狀況：

程序正常執行結束

程序在執行過程當中遇到了異常或錯誤而異常終止

因爲操做系統出現錯誤而致使Java虛擬機進程終止

某線程調用Runtime類或system類的exit方法，或Runtime類的halt方法，而且Java安全管理器也容許此次exit或halt操做。

除此以外，JNI（Java Native Interface）規範描述了用JNI Invocation API來加載或卸載 Java虛擬機時，Java虛擬機的退出狀況。

二 JVM發展歷程

Sun Classic VM

早在1996年Java1.0版本的時候，Sun公司發佈了一款名爲sun classic VM的Java虛擬機，它同時也是世界上第一款商用Java虛擬機，JDK1.4時徹底被淘汰。

這款虛擬機內部只提供解釋器。如今還有及時編譯器，所以效率比較低，而及時編譯器會把熱點代碼緩存起來，那麼之後使用熱點代碼的時候，效率就比較高。

若是使用JIT編譯器，就須要進行外掛。可是一旦使用了JIT編譯器，JIT就會接管虛擬機的執行系統。解釋器就再也不工做。解釋器和編譯器不能配合工做。

如今hotspot內置了此虛擬機。

Exact VM

爲了解決上一個虛擬機問題，jdk1.2時，sun提供了此虛擬機。 Exact Memory Management：準確式內存管理

也能夠叫Non-Conservative/Accurate Memory Management

虛擬機能夠知道內存中某個位置的數據具體是什麼類型。|

具有現代高性能虛擬機的維形

熱點探測（尋找出熱點代碼進行緩存）

編譯器與解釋器混合工做模式

只在solaris平臺短暫使用，其餘平臺上仍是classic vm，英雄氣短，終被Hotspot虛擬機替換

HotSpot VM

HotSpot歷史

最初由一家名爲「Longview Technologies」的小公司設計

1997年，此公司被sun收購；2009年，Sun公司被甲骨文收購。

JDK1.3時，HotSpot VM成爲默認虛擬機

目前Hotspot佔有絕對的市場地位，稱霸武林。

不論是如今仍在普遍使用的JDK6，仍是使用比例較多的JDK8中，默認的虛擬機都是HotSpot

Sun/oracle JDK和openJDK的默認虛擬機

所以本課程中默認介紹的虛擬機都是HotSpot，相關機制也主要是指HotSpot的Gc機制。（好比其餘兩個商用虛機都沒有方法區的概念）

從服務器、桌面到移動端、嵌入式都有應用。

名稱中的HotSpot指的就是它的熱點代碼探測技術。

經過計數器找到最具編譯價值代碼，觸發即時編譯或棧上替換

經過編譯器與解釋器協同工做，在最優化的程序響應時間與最佳執行性能中取得平衡

JRockit

專一於服務器端應用

它能夠不太關注程序啓動速度，所以JRockit內部不包含解析器實現，所有代碼都靠即時編譯器編譯後執行。

大量的行業基準測試顯示，JRockit JVM是世界上最快的JVM。

使用JRockit產品，客戶已經體驗到了顯著的性能提升（一些超過了70%）和硬件成本的減小（達50%）。

優點：全面的Java運行時解決方案組合

JRockit面向延遲敏感型應用的解決方案JRockit Real Time提供以毫秒或微秒級的JVM響應時間，適合財務、軍事指揮、電信網絡的須要

MissionControl服務套件，它是一組以極低的開銷來監控、管理和分析生產環境中的應用程序的工具。

2008年，JRockit被oracle收購。

oracle表達了整合兩大優秀虛擬機的工做，大體在JDK8中完成。整合的方式是在HotSpot的基礎上，移植JRockit的優秀特性。

高斯林：目前就任於谷歌，研究人工智能和水下機器人

IBM的J9

全稱：IBM Technology for Java Virtual Machine，簡稱IT4J，內部代號：J9

市場定位與HotSpot接近，服務器端、桌面應用、嵌入式等多用途VM普遍用於IBM的各類Java產品。

目前，有影響力的三大商用虛擬機之一，也號稱是世界上最快的Java虛擬機。

2017年左右，IBM發佈了開源J9VM，命名爲openJ9，交給EClipse基金會管理，也稱爲Eclipse OpenJ9

OpenJDK -> 是JDK開源了，包括了虛擬機

KVM和CDC / CLDC Hotspot

oracle在Java ME產品線上的兩款虛擬機爲：CDC/CLDC HotSpot Implementation VM KVM（Kilobyte）是CLDC-HI早期產品目前移動領域地位尷尬，智能機被Angroid和ioS二分天下。

KVM簡單、輕量、高度可移植，面向更低端的設備上還維持本身的一片市場

智能控制器、傳感器

老人手機、經濟欠發達地區的功能手機

全部的虛擬機的原則：一次編譯，處處運行。

Azul VM

前面三大「高性能Java虛擬機」使用在通用硬件平臺上這裏Azu1VW和BEALiquid VM是與特定硬件平臺綁定、軟硬件配合的專有虛擬機I

高性能Java虛擬機中的戰鬥機。

Azul VM是Azu1Systems公司在HotSpot基礎上進行大量改進，運行於Azul Systems公司的專有硬件Vega系統上的ava虛擬機。

每一個Azu1VM實例均可以管理至少數十個CPU和數百GB內存的硬件資源，並提供在巨大內存範圍內實現可控的GC時間的垃圾收集器、專有硬件優化的線程調度等優秀特性。

2010年，AzulSystems公司開始從硬件轉向軟件，發佈了本身的zing JVM，能夠在通用x86平臺上提供接近於Vega系統的特性。

Liquid VM

高性能Java虛擬機中的戰鬥機。

BEA公司開發的，直接運行在自家Hypervisor系統上Liquid VM便是如今的JRockit VE（Virtual Edition），

Liquid VM不須要操做系統的支持，或者說它本身自己實現了一個專用操做系統的必要功能，如線程調度、文件系統、網絡支持等。

隨着JRockit虛擬機終止開發，Liquid vM項目也中止了。

Apache Marmony

Apache也曾經推出過與JDK1.5和JDK1.6兼容的Java運行平臺Apache Harmony。

它是IElf和Inte1聯合開發的開源JVM，受到一樣開源的openJDK的壓制，Sun堅定不讓Harmony得到JCP認證，最終於2011年退役，IBM轉而參與OpenJDK

雖然目前並無Apache Harmony被大規模商用的案例，可是它的Java類庫代碼吸納進了Android SDK。

Micorsoft JVM

微軟爲了在IE3瀏覽器中支持Java Applets，開發了Microsoft JVM。

只能在window平臺下運行。但確是當時Windows下性能最好的Java VM。

1997年，sun以侵犯商標、不正當競爭罪名指控微軟成功，賠了sun不少錢。微軟windowsXPSP3中抹掉了其VM。如今windows上安裝的jdk都是HotSpot。

Taobao JVM

由AliJVM團隊發佈。阿里，國內使用Java最強大的公司，覆蓋雲計算、金融、物流、電商等衆多領域，須要解決高併發、高可用、分佈式的複合問題。有大量的開源產品。

基於openJDK開發了本身的定製版本AlibabaJDK，簡稱AJDK。是整個阿里Java體系的基石。

基於openJDK Hotspot VM發佈的國內第一個優化、深度定製且開源的高性能服務器版Java虛擬機。

創新的GCIH（GCinvisible heap）技術實現了off-heap，即將生命週期較長的Java對象從heap中移到heap以外，而且Gc不能管理GCIH內部的Java對象，以此達到下降GC的回收頻率和提高Gc的回收效率的目的。

GCIH中的對象還可以在多個Java虛擬機進程中實現共享

使用crc32指令實現JvM intrinsic下降JNI的調用開銷

PMU hardware的Java profiling tool和診斷協助功能

針對大數據場景的ZenGc

taobao vm應用在阿里產品上性能高，硬件嚴重依賴inte1的cpu，損失了兼容性，但提升了性能

目前已經在淘寶、天貓上線，把oracle官方JvM版本所有替換了。

Dalvik VM

谷歌開發的，應用於Android系統，並在Android2.2中提供了JIT，發展迅猛。

Dalvik y只能稱做虛擬機，而不能稱做「Java虛擬機」，它沒有遵循 Java虛擬機規範

不能直接執行Java的Class文件

基於寄存器架構，不是jvm的棧架構。

執行的是編譯之後的dex（Dalvik Executable）文件。執行效率比較高。

它執行的dex（Dalvik Executable）文件能夠經過class文件轉化而來，使用Java語法編寫應用程序，能夠直接使用大部分的Java API等。

Android 5.0使用支持提早編譯（Ahead of Time Compilation，AoT）的ART VM替換Dalvik VM。

Graal VM

2018年4月，oracle Labs公開了GraalvM，號稱 "Run Programs Faster Anywhere"，勃勃野心。與1995年java的」write once，run anywhere"遙相呼應。

GraalVM在HotSpot VM基礎上加強而成的跨語言全棧虛擬機，能夠做爲「任何語言」 的運行平臺使用。語言包括：Java、Scala、Groovy、Kotlin；C、C++、Javascript、Ruby、Python、R等

支持不一樣語言中混用對方的接口和對象，支持這些語言使用已經編寫好的本地庫文件

工做原理是將這些語言的源代碼或源代碼編譯後的中間格式，經過解釋器轉換爲能被Graal VM接受的中間表示。Graal VM提供Truffle工具集快速構建面向一種新語言的解釋器。在運行時還能進行即時編譯優化，得到比原生編譯器更優秀的執行效率。

若是說HotSpot有一天真的被取代，Graalvm但願最大。可是Java的軟件生態沒有絲毫變化。

總結

具體JVM的內存結構，其實取決於其實現，不一樣廠商的JVM，或者同一廠商發佈的不一樣版本，都有可能存在必定差別。主要以oracle HotSpot VM爲默認虛擬機。

好啦，今天的文章就到這裏了，但願可以幫助到屏幕前迷茫的大家