JVM 从入门到精通(二)JVM和Java体系结构1

简介: JVM 从入门到精通(二)JVM和Java体系结构1

文章目录


一、前言

1.1 开发人员的病态

1.2 架构师在想甚么

1.3 课程章节

1.4 Java 生态圈

1.5 为什么学习 JVM

二、Java 和 JVM 简介

2.1 Java:跨平台的语言

2.2 JVM:跨语言的平台

2.3 Java 及 JVM 历史上重大事件

2.4 计算机系统当中JVM所处的位置

三、JVM的整体结构

四、JVM的架构模型

五、JVM的生命周期

5.1 启动

5.2 执行

5.3 退出

六、JVM的发展历程


一、前言


作为Java工程师的你曾被伤害过吗?你是否也遇到过这些问题?


运行着的线上系统突然卡死,系统无法访问,甚至直接OOM!


想解决线上JVM GC问题,但却无从下手。


新项目上线,对各种JVM参数设置一脸茫然,直接默认吧然后就GG了


每次面试之前都要重新背一遍JVM的一些原理概念性的东西,然而面试官却经常问你在实际项目中如何调优JVM参数,如何解决GC、OOM等问题,一脸懵逼。



1.1 开发人员的病态


大部分Java开发人员,除了会在项目中使用到与Java平台相关的各种高精尖技术,对于Java技术的核心Java虚拟机了解甚少。


一些有一定工作经验的开发人员,打心眼儿里觉得SSM、微服务等上层技术才是重点,基础技术并不重要,这其实是一种本末倒置的“病态”。如果我们把核心类库的API比做数学公式的话,那么Java虚拟机的知识就好比公式的推导过程。


计算机系统体系对我们来说越来越远,在不了解底层实现方式的前提下,通过高级语言很容易编写程序代码。但事实上计算机并不认识高级语言



1.2 架构师在想甚么


架构师每天都在思考什么?


应该如何让我的系统更快?


如何避免系统出现瓶颈?


1.3 课程章节


B站大法好 !



1.4 Java 生态圈


Java是目前应用最为广泛的软件开发平台之一。随着Java以及Java社区的不断壮大Java 也早已不再是简简单单的一门计算机语言了,它更是一个平台、一种文化、一个社区。


1.作为一个平台,Java虚拟机扮演着举足轻重的作用


1.Groovy、Scala、JRuby、Kotlin等都是Java平台的一部分


2.作为一种文化,Java几乎成为了“开源”的代名词。


1.第三方开源软件和框架。如Tomcat、Struts,MyBatis,Spring等。


2.就连JDK和JVM自身也有不少开源的实现,如openJDK、Harmony。


3.作为一个社区,Java拥有全世界最多的技术拥护者和开源社区支持,有数不清的论坛和资料。从桌面应用软件、嵌入式开发到企业级应用、后台服务器、中间件,都可以看到Java的身影。其应用形式之复杂、参与人数之众多也令人咋舌。


1.5 为什么学习 JVM


1.面试的需要(BATJ、TMD,PKQ等面试都爱问)


2.中高级程序员必备技能:项目管理、调优的需求


3.追求极客的精神,比如:垃圾回收算法、JIT(即时编译器)、底层原理


二、Java 和 JVM 简介


2.1 Java:跨平台的语言



每个语言都需要转换成字节码文件,最后转换的字节码文件都能通过Java虚拟机进行运行和处理


随着Java7的正式发布,Java虚拟机的设计者们通过JSR-292规范基本实现在Java虚拟机平台上运行非Java语言编写的程序。


Java虚拟机根本不关心运行在其内部的程序到底是使用何种编程语言编写的,它只关心“字节码”文件。也就是说Java虚拟机拥有语言无关性,并不会单纯地与Java语言“终身绑定”,只要其他编程语言的编译结果满足并包含Java虚拟机的内部指令集、符号表以及其他的辅助信息,它就是一个有效的字节码文件,就能够被虚拟机所识别并装载运行。


2.2 JVM:跨语言的平台


我们平时说的java字节码,指的是用java语言编译成的字节码。准确的说任何能在jvm平台上执行的字节码格式都是一样的。所以应该统称为:jvm字节码。


不同的编译器,可以编译出相同的字节码文件,字节码文件也可以在不同的JVM上运行。


Java虚拟机与Java语言并没有必然的联系,它只与特定的二进制文件格式——Class文件格式所关联,Class文件中包含了Java虚拟机指令集(或者称为字节码、Bytecodes)和符号表,还有一些其他辅助信息。



Java不是最强大的语言,但是JVM是最强大的虚拟机。


2.3 Java 及 JVM 历史上重大事件


1990年,在Sun计算机公司中,由Patrick Naughton、MikeSheridan及James Gosling领导的小组Green Team,开发出的新的程序语言,命名为Oak,后期命名为Java

1995年,Sun正式发布Java和HotJava产品,Java首次公开亮相。

1996年1月23日Sun Microsystems发布了JDK 1.0。

1998年,JDK1.2版本发布。同时,Sun发布了JSP/Servlet、EJB规范,以及将Java分成了J2EE、J2SE和J2ME。这表明了Java开始向企业、桌面应用和移动设备应用3大领域挺进。

2000年,JDK1.3发布,Java HotSpot Virtual Machine正式发布,成为Java的默认虚拟机。

2002年,JDK1.4发布,古老的Classic虚拟机退出历史舞台。

2003年年底,Java平台的scala正式发布,同年Groovy也加入了Java阵营。

2004年,JDK1.5发布。同时JDK1.5改名为JavaSE5.0。

2006年,JDK6发布。同年,Java开源并建立了OpenJDK。顺理成章,Hotspot虚拟机也成为了OpenJDK中的默认虚拟机。

2007年,Java平台迎来了新伙伴Clojure。

2008年,oracle收购了BEA,得到了JRockit虚拟机。

2009年,Twitter宣布把后台大部分程序从Ruby迁移到Scala,这是Java平台的又一次大规模应用。

2010年,Oracle收购了Sun,获得Java商标和最真价值的HotSpot虚拟机。此时,Oracle拥有市场占用率最高的两款虚拟机HotSpot和JRockit,并计划在未来对它们进行整合:HotRockit

2011年,JDK7发布。在JDK1.7u4中,正式启用了新的垃圾回收器G1。

2017年,JDK9发布。将G1设置为默认GC,替代CMS

同年,IBM的J9开源,形成了现在的Open J9社区

2018年,Android的Java侵权案判决,Google赔偿Oracle计88亿美元

同年,Oracle宣告JavagE成为历史名词JDBC、JMS、Servlet赠予Eclipse基金会

同年,JDK11发布,LTS版本的JDK,发布革命性的ZGC,调整JDK授权许可

2019年,JDK12发布,加入RedHat领导开发的Shenandoah GC



在 JDK11之前,OracleJDK中还会存在一些OpenJDK中没有的、闭源的功能。但在JDK11中,我们可以认为OpenJDK和OracleJDK代码实质上已经完全一致的程度。


2.4 计算机系统当中JVM所处的位置


Java虚拟机


Java虚拟机是一台执行Java字节码的虚拟计算机,它拥有独立的运行机制,其运行的Java字节码也未必由Java语言编译而成。


JVM平台的各种语言可以共享Java虚拟机带来的跨平台性、优秀的垃圾回器,以及可靠的即时编译器。


Java技术的核心就是Java虚拟机(JVM,Java Virtual Machine),因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。


Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境,负责装载字节码到其内部,解释/编译为对应平台上的机器指令执行。每一条Java指令,Java虚拟机规范中都有详细定义,如怎么取操作数,怎么处理操作数,处理结果放在哪里。


特点


一次编译,到处运行


自动内存管理


自动垃圾回收功能


JVM 的位置



Java代码的执行流程



Java一次编译,到处运行。



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