主頁 > 後端開發 > 最全JVM總體概述

最全JVM總體概述

2021-01-04 06:07:21 後端開發

前言

JVM是Java Virtual Machine(Java虛擬機)的縮寫,JVM是一種用于計算設備的規范,它是一個虛構的計算機,是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實作的,

最全JVM總體概述 最全JVM總體概述-1.jpg

JVM屏蔽了與具體作業系統平臺相關的資訊,使Java程式只需生成在Java虛擬機上一次編譯,多次運行,具有跨平臺性,JVM在執行位元組碼時,實際上最侄訓是把位元組碼解釋成具體平臺上的機器指令執行,

Java虛擬機包括一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個堆疊、一個垃圾回收堆和一個存盤方法區,

本文將簡述以下內容:
      JVM是什么?JVM能干什么?JVM生命周期?JVM組成架構?


正文


JVM是什么

JDK、JRE和JVM對比

最全JVM總體概述 最全JVM總體概述-2.jpg

JVM,JRE,JDK 都是 java 語言的支柱,他們分工協作,但不同的是 Jdk 和 JRE 是真實存在的,而 JVM 是一個抽象的概念,并不真實存在,

JDK

JDK(Java Development Kit) 是 Java 語言的軟體開發工具包(SDK),JDK 物理存在,是 programming tools、JRE 和 JVM 的一個集合,

最全JVM總體概述 最全JVM總體概述-3.jpg

JRE

JRE(Java Runtime Environment)Java 運行時環境,JRE 是物理存在的,主要由Java API 和 JVM 組成,提供了用于執行 java 應用程式最低要求的環境,

最全JVM總體概述 最全JVM總體概述-4.jpg

JVM

JVM是一種用于計算設備的規范,它是一個虛構的計算機的軟體實作,簡單的說,JVM是運行byte code位元組碼程式的一個容器,

JVM的特點
      基于堆疊的虛擬機:最流行的計算機體系結構,如英特爾 X86 架構和 ARM 架構上運行基于 暫存器,比如,
安卓
      的 Davilk 虛擬機就是基于 暫存器 結構,而 JVM 是基于堆疊結構的,符號參考 :除了基本型別以外的資料 (類和介面) 都是通過符號來參考,而不是通過顯式地使用記憶體地址來參考,垃圾收集 :一個類的實體是由用戶程式創建和垃圾回收自動銷毀,網路位元組順序 :Java class檔案用網路位元組碼順序來進行存盤,保證了小端的Intel x86架構和大端的RISC系列的架構之間的無關性,


JVM位元組碼

JVM使用Java位元組碼的方式,作為Java 用戶語言 和 機器語言 之間的中間語言,實作一個通用的、 機器無關 的執行平臺,

JVM能干什么

基于安全方面考慮,JVM 要求在 class 檔案中使用強制性的語法和約束,但任意一門語言都可以轉換為被 JVM 接受的有效的 class 檔案,作為一個通用的、機器無關的執行平臺,任何其他語言的實作者都可將 JVM 當作他的語言產品交付媒介,

JVM 中執行程序如下:
      加載代碼驗證代碼執行代碼提供運行環境


JVM生命周期
      啟動:任何一個擁有main方法的class都可以作為JVM實體運行的起點,運行:main函式為起點,程式中的其他執行緒均有它啟動,包括daemon守護執行緒和non-daemon普通執行緒,daemon是JVM自己使用的執行緒比如GC執行緒,main方法的初始執行緒是non-daemon,消亡:所有執行緒終止時,JVM實體結束生命,


JVM組成架構

JAVA 代碼執行程序如下:

最全JVM總體概述 最全JVM總體概述-5.jpg

1. 類加載器(Class Loader)

類加載器 負責加載程式中的型別(類和介面),并賦予唯一的名字予以標識,

JDK 默認提供的三種 ClassLoader如下:

最全JVM總體概述 最全JVM總體概述-6.jpg

類加載器的關系
      Bootstrap Classloader 是在Java虛擬機啟動后初始化的,Bootstrap Classloader 負責加載 ExtClassLoader,并且將 ExtClassLoader的父加載器設定為 Bootstrap ClassloaderBootstrap Classloader 加載完 ExtClassLoader 后,就會加載 AppClassLoader,并且將 AppClassLoader 的父加載器指定為 ExtClassLoader,


類加載器的作用

Class Loader 實作 負責加載 Bootstrap Loader C++ %JAVA_HOME%/jre/lib, %JAVA_HOME%/jre/classes以及-Xbootclasspath引數指定的路徑以及中的類 Extension ClassLoader Java %JAVA_HOME%/jre/lib/ext,路徑下的所有classes目錄以及java.ext.dirs系統變數指定的路徑中類別庫 Application ClassLoader Java Classpath所指定的位置的類或者是jar檔案,它也是Java程式默認的類加載器 雙親委托機制

Java中ClassLoader的加載采用了雙親委托機制,采用雙親委托機制加載類的時候采用如下的幾個步驟:
      當前ClassLoader首先從自己已經加載的類中查詢是否此類已經加載,如果已經加載則直接回傳原來已經加載的類,當前ClassLoader的快取中沒有找到被加載的類的時候,委托父類加載器去加載,父類加載器采用同樣的策略,首先查看自己的快取,然后委托父類的父類去加載,一直到Bootstrap ClassLoader,當所有的父類加載器都沒有加載的時候,再由當前的類加載器加載,并將其放入它自己的快取中,以便下次有加載請求的時候直接回傳,


小結 :雙親委托機制的核心思想分為兩個步驟,其一,自底向上檢查類是否已經加載;其二,自頂向下嘗試加載類,

ClassLoader隔離問題

每個類裝載器都有一個自己的命名空間用來保存已裝載的類,當一個類裝載器裝載一個類時,它會通過保存在命名空間里的類全域限定名(Fully Qualified Class Name)進行搜索來檢測這個類是否已經被加載了,

JVM 及 Dalvik 對類唯一的識別是 ClassLoader id + PackageName + ClassName,所以一個運行程式中是有可能存在兩個包名和類名完全一致的類的,并且如果這兩個”類”不是由一個 ClassLoader 加載,是無法將一個類的示例強轉為另外一個類的,這就是 ClassLoader 隔離,

雙親委托 是 ClassLoader類一致問題的一種解決方案,也是 Android 差價化開發和熱修復的基礎,

類裝載器特點

Java提供了動態加載特性,在運行時的第一次參考到一個class的時候會對它進行裝載(Loading) 、** 鏈接(Linking)** 和 ** 初始化(Initialization) ** ,而不是在編譯時進行,不同的JVM的實作不同,本文所描述的內容均只限于Hotspot JVM,

JVM的類裝載器負責動態裝載,Java的類裝載器有如下幾個特點:
      層級結構:Java里的類裝載器被組織成了有父子關系的層級結構,Bootstrap類裝載器是所有裝載器的父親,代理模式: 基于層級結構,類的代理可以在裝載器之間進行代理,當裝載器裝載一個類時,首先會檢查它在父裝載器中是否進行了裝載,如果上層裝載器已經裝載了這個類,這個類會被直接使用,反之,類裝載器會請求裝載這個類可見性限制:一個子裝載器可以查找父裝載器中的類,但是一個父裝載器不能查找子裝載器里的類,不允許卸載:類裝載器可以裝載一個類但是不可以卸載它,不過可以洗掉當前的類裝載器,然后創建一個新的類裝載器裝載,


類裝載器程序
      加載(Loading)首先,根據類的全限定名找到代表這個類的Class檔案,然后讀取到一個位元組陣列中,接著,這些位元組會被決議檢驗它們是否代表一個Class物件 并包含正確的major、minor版本資訊,直接父類 的類和介面也會被加載進來,這些操作一旦完成,類或者介面物件 就從二進制表示中創建出來了,鏈接(Linking)鏈接是檢驗類或介面并準備型別和父類介面的程序,鏈接程序包含三步:校驗(Verifying)、準備(Preparing)、部分決議(Optionally resolving),


最全JVM總體概述 最全JVM總體概述-7.jpg


      驗證這是類裝載中最復雜的程序,并且花費的時間也是最長的,任務是確保匯入型別的準確性,驗證階段做的檢查,運行時不需要再做,雖然減慢加了載速度,但是避免了多次檢查,準備準備程序通常分配一個結構用來存盤類資訊,這個結構中包含了類中定義的成員變數,方法 和介面資訊等,決議決議是可選階段,把這個類的常量池中的所有的符號參考改變成直接參考,如果不執行,符號決議要等到位元組碼指令使用這個參考時才會進行,初始化(Initialization)


把類中的變數初始化成合適的值,執行靜態初始化程式,把靜態變數初始化成指定的值,

JVM規范定義了上面的幾個任務,不過它允許具體執行的時候能夠有些靈活的變動,

2. 執行引擎(Execution Engine)

通過類裝載器裝載的,被分配到JVM的運行時資料區的位元組碼會被執行引擎執行,

執行引擎 以指令為單位讀取 Java 位元組碼,它就像一個 CPU 一樣,一條一條地執行機器指令,每個位元組碼指令都由一個1位元組的操作碼和附加的操作陣列成,執行引擎 取得一個操作碼,然后根據運算元來執行任務,完成后就繼續執行下一條操作碼,

不過 Java 位元組碼是用一種人類可以讀懂的語言撰寫的,而不是用機器可以直接執行的語言,因此,執行引擎 必須把位元組碼轉換成可以直接被 JVM 執行的語言,

位元組碼 可以通過以下兩種方式轉換成機器語言:
      解釋器解釋器 一條一條地讀取位元組碼,解釋 并且 執行 位元組碼指令,因為它一條一條地解釋和執行指令,所以它可以很快地解釋位元組碼,但是執行起來會比較慢,這是解釋執行的語言的一個缺點,位元組碼這種“語言”基本來說是解釋執行的,即時(Just-In-Time)編譯器即時編譯器 被引入用來彌補解釋器的缺點,執行引擎 首先按照 解釋執行 的方式來執行,然后在合適的時候,即時編譯器 把 整段位元組碼 編譯成 本地代碼,然后,執行引擎就沒有必要再去解釋執行方法了,它可以直接通過本地代碼去執行它,執行本地代碼比一條一條進行解釋執行的速度快很多,編譯后的代碼可以執行的很快,因為本地代碼是保存在快取里的,


Java 位元組碼是解釋執行的,但是沒有直接在 JVM 宿主執行原生代碼快,為了提高性能,Oracle Hotspot 虛擬機會找到執行最頻繁的位元組碼片段并把它們編譯成原生機器碼,編譯出的原生機器碼被存盤在非堆記憶體的代碼快取中,

通過這種方法(JIT),Hotspot 虛擬機將權衡下面兩種時間消耗:將位元組碼編譯成本地代碼需要的額外時間和解釋執行位元組碼消耗更多的時間,

最全JVM總體概述 最全JVM總體概述-8.jpg

這里插入一下 Android 5.0 以后用的 ART 虛擬機使用的是 AOT 機制,

Dalvik 是依靠一個 Just-In-Time (JIT)編譯器去解釋位元組碼,開發者編譯后的應用代碼需要通過一個解釋器在用戶的設備上運行,這一機制并不高效,但讓應用能更容易在不同硬體和架構上運行,ART 則完全改變了這套做法,在應用安裝時就預編譯位元組碼到機器語言,這一機制叫Ahead-Of-Time (AOT)編譯,在移除解釋代碼這一程序后,應用程式執行將更有效率,啟動更快,

如果對java微服務、分布式、高并發、高可用、大型互聯網架構技術、面試經驗交流,感興趣可以關注我的頭條號,我會在微頭條不定期的發放免費的資料鏈接,這些資料都是從各個技術網站搜集、整理出來的,如果你有好的學習資料可以私聊發我,我會注明出處之后分享給大家,歡迎分享,歡迎評論,歡迎轉發
   

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/244112.html

標籤:Java

上一篇:看完這篇,你也是字符編碼大神!

下一篇:從入門到精通Swift編程,iOS開發必學課程 價值666元

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C#(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • 【C++】Microsoft C++、C 和匯編程式檔案

    ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:23 more
  • 例外宣告

    相比于斷言適用于排除邏輯上不可能存在的狀態,例外通常是用于邏輯上可能發生的錯誤。 例外宣告 Item 1:當函式不可能拋出例外或不能接受拋出例外時,使用noexcept 理由 如果不打算拋出例外的話,程式就會認為無法處理這種錯誤,并且應當盡早終止,如此可以有效地阻止例外的傳播與擴散。 示例 //不可 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:27 more
  • Codeforces 1400E Clear the Multiset(貪心 + 分治)

    鏈接:https://codeforces.com/problemset/problem/1400/E 來源:Codeforces 思路:給你一個陣列,現在你可以進行兩種操作,操作1:將一段沒有 0 的區間進行減一的操作,操作2:將 i 位置上的元素歸零。最終問:將這個陣列的全部元素歸零后操作的最少 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:30 more
  • UVA11610 【Reverse Prime】

    本人看到此題沒有翻譯,就附帶了一個自己的翻譯版本 思考 這一題,它的第一個要求是找出所有 $7$ 位反向質數及其質因數的個數。 我們應該需要質數篩篩選1~$10^{7}$的所有數,這里就不慢慢介紹了。但是,重讀題,我們突然發現反向質數都是 $7$ 位,而將它反過來后的數字卻是 $6$ 位數,這就說明 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:36 more
  • 統計區間素數數量

    1 #pragma GCC optimize(2) 2 #include <bits/stdc++.h> 3 using namespace std; 4 bool isprime[1000000010]; 5 vector<int> prime; 6 inline int getlist(int ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:57:47 more
  • C/C++編程筆記:C++中的 const 變數詳解,教你正確認識const用法

    1、C中的const 1、區域const變數存放在堆疊區中,會分配記憶體(也就是說可以通過地址間接修改變數的值)。測驗代碼如下: 運行結果: 2、全域const變數存放在只讀資料段(不能通過地址修改,會發生寫入錯誤), 默認為外部聯編,可以給其他源檔案使用(需要用extern關鍵字修飾) 運行結果: ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:58:04 more
  • 【C++犯錯記錄】VS2019 MFC添加資源不懂如何修改資源宏ID

    1. 首先在資源視圖中,添加資源 2. 點擊新添加的資源,復制自動生成的ID 3. 在解決方案資源管理器中找到Resource.h檔案,編輯,使用整個專案搜索和替換的方式快速替換 宏宣告 4. Ctrl+Shift+F 全域搜索,點擊查找全部,然后逐個替換 5. 為什么使用搜索替換而不使用屬性視窗直 ......

    uj5u.com 2020-09-10 00:59:11 more
  • 【C++犯錯記錄】VS2019 MFC不懂的批量添加資源

    1. 打開資源頭檔案Resource.h,在其中預先定義好宏 ID(不清楚其實ID值應該設定多少,可以先新建一個相同的資源項,再在這個資源的ID值的基礎上遞增即可) 2. 在資源視圖中選中專案資源,按F7編輯資源檔案,按 ID 型別 相對路徑的形式添加 資源。(別忘了先把檔案拷貝到專案中的res檔案 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:19 more
  • C/C++編程筆記:關于C++的參考型別,專供新手入門使用

    今天要講的是C++中我最喜歡的一個用法——參考,也叫別名。 參考就是給一個變數名取一個變數名,方便我們間接地使用這個變數。我們可以給一個變數創建N個參考,這N + 1個變數共享了同一塊記憶體區域。(參考型別的變數會占用記憶體空間,占用的記憶體空間的大小和指標型別的大小是相同的。雖然參考是一個物件的別名,但 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:22 more
  • 【C/C++編程筆記】從頭開始學習C ++:初學者完整指南

    眾所周知,C ++的學習曲線陡峭,但是花時間學習這種語言將為您的職業帶來奇跡,并使您與其他開發人員區分開。您會更輕松地學習新語言,形成真正的解決問題的技能,并在編程的基礎上打下堅實的基礎。 C ++將幫助您養成良好的編程習慣(即清晰一致的編碼風格,在撰寫代碼時注釋代碼,并限制類內部的可見性),并且由 ......

    uj5u.com 2020-09-10 01:00:41 more
最新发布
  • Rust中的智能指標:Box<T> Rc<T> Arc<T> Cell<T> RefCell<T> Weak

    Rust中的智能指標是什么 智能指標(smart pointers)是一類資料結構,是擁有資料所有權和額外功能的指標。是指標的進一步發展 指標(pointer)是一個包含記憶體地址的變數的通用概念。這個地址參考,或 ” 指向”(points at)一些其 他資料 。參考以 & 符號為標志并借用了他們所 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:24:10 more
  • Java的值傳遞和參考傳遞

    值傳遞不會改變本身,參考傳遞(如果傳遞的值需要實體化到堆里)如果發生修改了會改變本身。 1.基本資料型別都是值傳遞 package com.example.basic; public class Test { public static void main(String[] args) { int ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:24:04 more
  • [2]SpinalHDL教程——Scala簡單入門

    第一個 Scala 程式 shell里面輸入 $ scala scala> 1 + 1 res0: Int = 2 scala> println("Hello World!") Hello World! 檔案形式 object HelloWorld { /* 這是我的第一個 Scala 程式 * 以 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:58 more
  • 理解函式指標和回呼函式

    理解 函式指標 指向函式的指標。比如: 理解函式指標的偽代碼 void (*p)(int type, char *data); // 定義一個函式指標p void func(int type, char *data); // 宣告一個函式func p = func; // 將指標p指向函式func ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:52 more
  • Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式

    本文首發于公眾號:Hunter后端 原文鏈接:Django筆記二十五之資料庫函式之日期函式 日期函式主要介紹兩個大類,Extract() 和 Trunc() Extract() 函式作用是提取日期,比如我們可以提取一個日期欄位的年份,月份,日等資料 Trunc() 的作用則是截取,比如 2022-0 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:45 more
  • 一天吃透JVM面試八股文

    什么是JVM? JVM,全稱Java Virtual Machine(Java虛擬機),是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實作的。由一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個堆疊、一個垃圾回收堆和一個存盤方法域等組成。JVM屏蔽了與作業系統平臺相關的資訊,使得Java程式只需要生成在Java虛擬機 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:31 more
  • 使用Java接入小程式訂閱訊息!

    更新完微信服務號的模板訊息之后,我又趕緊把微信小程式的訂閱訊息給實作了!之前我一直以為微信小程式也是要企業才能申請,沒想到小程式個人就能申請。 訊息推送平臺🔥推送下發【郵件】【短信】【微信服務號】【微信小程式】【企業微信】【釘釘】等訊息型別。 https://gitee.com/zhongfuch ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:59 more
  • java -- 緩沖流、轉換流、序列化流

    緩沖流 緩沖流, 也叫高效流, 按照資料型別分類: 位元組緩沖流:BufferedInputStream,BufferedOutputStream 字符緩沖流:BufferedReader,BufferedWriter 緩沖流的基本原理,是在創建流物件時,會創建一個內置的默認大小的緩沖區陣列,通過緩沖 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:49 more
  • Java-SpringBoot-Range請求頭設定實作視頻分段傳輸

    老實說,人太懶了,現在基本都不喜歡寫筆記了,但是網上有關Range請求頭的文章都太水了 下面是抄的一段StackOverflow的代碼...自己大修改過的,寫的注釋挺全的,應該直接看得懂,就不解釋了 寫的不好...只是希望能給視頻網站開發的新手一點點幫助吧. 業務場景:視頻分段傳輸、視頻多段傳輸(理 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:42 more
  • Windows 10開發教程_編程入門自學教程_菜鳥教程-免費教程分享

    教程簡介 Windows 10開發入門教程 - 從簡單的步驟了解Windows 10開發,從基本到高級概念,包括簡介,UWP,第一個應用程式,商店,XAML控制元件,資料系結,XAML性能,自適應設計,自適應UI,自適應代碼,檔案管理,SQLite資料庫,應用程式到應用程式通信,應用程式本地化,應用程式 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:35 more