Java虚拟机详解（一）------简介

Java虚拟机详解（一）------简介

本系列博客我们将以当前默认的主流虚拟机HotSpot 为例，详细介绍 Java虚拟机。以 JDK1.7 为主，同时介绍与 JDK1.8 的不同之处，通过Oracle官网以及各种文献进行整理，并加以验证，力求保证这块知识的正确性，完整性。

以下是本系列博客参考的相关文档：

①、JDK1.7虚拟机规范：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/index.html

JDK1.8虚拟机规范：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html

②、Oracle Java SE 8 产品组件：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/index.html

③、周志明老师：《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》

④、陈涛老师：《HotSpot实战》

1、Oracle Java SE 8 产品组件

通过上面给定的地址，我们可以看到如下这张图：

通常来说 Java平台标准版（Java SE）包括 Java SE开发工具包（JDK）和Java SE运行时环境（JRE）。

JRE提供了运行以Java编程语言编写的applet和应用程序所必需的库，Java虚拟机和其他组件；JDK包括JRE以及编译器和调试器等命令行开发工具，可以用来开发Java应用程序。

PS：JDK包含JRE，我们通常安装JDK的同时也会安装JRE。

2、虚拟机

上图的最下一行Java虚拟机是被 JRE 所包含，我们在介绍Java虚拟机时，先了解虚拟机的概念。

所谓虚拟机，其实就是一台虚拟的机器，可以用来执行一系列虚拟的命令。大体上虚拟机可以分为两种：系统虚拟机和程序虚拟机。

①、系统虚拟机：是完全对物理计算机的仿真，可以说和一台真实的PC操作系统没什么区别。比如常用的 Vmare 以及 Visual Box 软件，通过这些软件能够模拟出具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

②、程序虚拟机：专门为执行单个计算程序而产生，最典型的就是Java虚拟机，在Java虚拟机中执行字节码文件命令。

3、Java虚拟机

了解了什么是虚拟机，我们再看什么是 Java虚拟机。

Java虚拟机可以看做是一台抽象的计算机，如同真实的计算机那样，它有自己的指令集以及各种运行时内存区域，它与Java语言没有必然的联系，只与特定的二进制文件——class 文件格式关联（字节码文件），可以通过Java语言或者其他语言编写的程序编译成class文件，然后在Java虚拟机上运行。Java虚拟机有以下二个特点：

①、语言无关

Java虚拟机只和class文件关联，所以只要你编写程序的语言能够编译成class文件，那么都能够在Java虚拟机上运行。

②、平台无关

Java从诞生之初就宣传的一个口号：一次编写，到处运行。

也就是说Java是一个跨平台的语言，那么Java是如何实现跨平台的呢？

其实Java之所以跨平台是因为Java虚拟机的适配，不同的系统实现不同的Java虚拟机。Java虚拟机就相当于操作系统和应用程序之间的中介，每种平台安装适应该平台的Java虚拟机，那么我们编写的程序当然能够在任意平台运行。

4、Java虚拟机种类

商用虚拟机：

①、Sun HotSpot

该虚拟机性能优越，是 sun JDK1.3 及以后所有 sun JDK 版本默认的虚拟机，使用最为广泛，本系列博客就是以这个虚拟机为平台进行介绍。

②、BEA JRockit

JRockit 虚拟机是 BEA 公司于 2002 年从 Appeal Virtual Machines 收购获得的虚拟机。它是一款面向服务器硬件和服务端使用场景高度优化过得虚拟机，曾经号称是“世界上速度最快的虚拟机”。由于专注于服务端应用，它的内部不包含解析器的实现，全部代码都靠即时编译器编译后执行。

③、IBM J9

J9 虚拟机是 IBM 公司单独开发的高性能虚拟机，它并不独立出售，而是作为 IBM 公司各种产品的执行平台，IBM 把它定义为一个可以适应从嵌入式设备到大型企业级应用的、高可移植性的Java运行平台。

④、Sun Classic

这个虚拟机很原始，是 JDK1.0 时代使用的Java虚拟机，是各种虚拟机的鼻祖，它的内部不存在即时编译器，只能使用纯解释的方式运行。

⑤、Sun Exact

这是 Sun 公司在 HotSpot 之外的另一个虚拟机，在 JDK1.2 时代曾短暂的投入过商用，它和 HotSpot 同时开发，但最终被 HotSpot 取代。

⑥、Apache Harmony

Harmony 是 Apache 软件基金会主导的、开源的、独立的、实际兼容与 JDK1.5 和 JDK1.6的虚拟机实现，它间接催生了 Google Android 平台的 Dalvik 虚拟机，Android 的影响力现在有多大不用多说，目前已经是最成功的的数码设备通用平台。但是由于它的 TCK 授权问题，直接导致 Apache 与 Oracle 的决裂，从而退出了 JCP 组成，这是近代 Java 阵营遇到的最严重的分裂危机。

嵌入式虚拟机

①、Dalvik

Dalvik 虚拟机是 Google 等厂商合作开发的 Android 移动设备平台的核心组成部分之一，它执行 dex(Dalvik Executable) 文件而不是 class 文件，使用寄存器架构而不是栈架构，但是它的开发体系与Java有着千丝万缕的关系，可以直接使用大部分的 Java API、dex 文件可以直接从class文件转化而来。并且在 Android 2.2 中提供了即时编译器的实现，性能大大的提高。

②、KVM

在 Android、IOS 等智能手机操作系统出现之前，曾广泛应用于手机平台的一种虚拟机。

③、CDC/CLDC HotSpot

CDC和 CLDC HotSpot 分别是 Sun 针对高端嵌入式设备和中低端嵌入式设备的虚拟机，用来代替 KVM。