JVM详解(二)之历史上的JVM简介

简介: JVM详解(二)之历史上的JVM简介

一.Sun Classic VM

  • 早在1996年Java1.0版本的时候,Sun公司发不了一款名为Sun Classic vm的java虚拟机,它同时也是世界上第一款商业java虚拟机,jdk1.4时完全被淘汰。现在hotspot内置了此虚拟机。
  • 它的特点是:这款虚拟机内部只提供了解释器,JIT即时编译器(它会把重复性比较高的热点代码及时的编译成本地机器指令,然后把其本地机器指令缓存起来)是没有提供的;如果只提供解释器,执行的效率会比较低,因为即使你有一些重复性的代码,解释器每次也会逐行解释执行。
  • 如果使用JIT编译器,就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器,JIT就会接管虚拟机的执行系统,解释器就不再工作。也就是他们两个只能选一个,解释器和编译器不能配合工作。
    当然我们现在的虚拟机已经可以把二者结合起来使用,即它们二者可以同时使用。

二.Exact VM

  • Exact VM是为了解决上一个虚拟机问题,在jdk1.2时,sun公司提供了此虚拟机。它提供了准确式内存管理(Exact Memory Management)机制,让虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。(举个例子,比如说在内存空间中有一个数12345,那12345它到底表示一个数的数值为12345,还是某个对象的地址值是12345呢,这个在我们的Exact VM中就可以区分了,但是在我们的Sun Classic VM中它是没法做这样的区分。Sun Classic VM可以通过handle的方式去额外的记录地址值,但这增加了我们查找对象的开销。)
  • 增加了编译器与解释器混合工作模式;在JIT编译器在工作的时候可以进行热点探测,可以探测出哪些代码属于高频的热点代码,针对热点代码进行即时编译。
  • ps:Exact VM它解决了Sun Classic VM的一些弊端,但是它却只在sun公司自己的Solaris平台短暂使用,当时其他平台上还是使用的classic vm,还没等它在其他平台上使用就被Hotspot虚拟机替换了。Exact VM整个的生命周期是比较短暂的!

三.HotSopt VM

  • HotSpot历史:最初由一家名为“Longview Technologies”的小公司设计;Sun公司注意到了这款虚拟机在JIT编译上有许多优秀的理念和实际效果,在1997年收购了此公司,从而获得了HotSpot VM;在2009年,Sun公司被Oracle公司收购。
  • 在JDK1.3时,HotSpot VM成为默认虚拟机。
  • 名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术,(而Exact VM之中也有与HotSpot几乎一样的热点探测,为了Exact VM和HotSpot VM哪个成为Sun主要支持的VM产品,在Sun公司内部还有过争论,不过最终还是HotSpot打败Exact。)通过计数器找到最具编译价值的代码,触发即时编译(JIT)或栈上替换;它可以通过编译器与解释器协同工作,在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡。
  • 目前HotSpot占用绝对的市场地位,从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用。它也是Sun/Oracle JDK和OpenJDK的默认虚拟机。

四.JRockit

  • Oracle JRockit (原来的 Bea JRockit)系列产品是一个全面的Java运行时解决方案组合,包括了行业最快的标准Java解决方案。
  • JRockit面向延迟敏感型应用的解决方案JRockit Real Time提供以毫秒或微秒级的JVM响应时间,适合财务前端办公、军事指挥与控制和电信网络的需要。
  • JRockit专注于服务器端应用,它可以不太关注程序的启动速度,因此JRockit内部不包含解析器实现,全部代码都靠即时编译器编译后执行。
  • 大量的行业基准测试显示,基本JRockit JVM是世界上最快的JVM;使用JRockit产品,客户已经体验到了显著的性能提高(一些超过了70% )和硬件成本的减少(达50%)。
  • 在2008年和2009年,Oracle公司分别收购了BEA公司和Sun公司,这样Oracle就同时拥有了两款优秀的Java虚拟机:JRockit VM和HotSpot VM。Oracle公司宣布之后将会完成这两款虚拟机的整合工作(大致在JDK8中完成),使之优势互补。
    整合的方式大致上是在HotSpot的基础上,移植JRockit的优秀特性,譬如使用JRockit的垃圾回收器与MissionControl服务,
    使用HotSpot的JIT编译器与混合的运行时系统;但是呢,它们两个的架构其实区别很大,能整合的还是比较有限的。

五.J9

  • 全称:IBM Technology for Java Virtual Machine,简称IT4J,内部代号:J9,大家习惯用它的内部代号来指代IBM研发的这款虚拟机。
  • 它的市场定位于HotSpot接近,服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用,是多用途的JVM。
  • 广泛应用于IBM的各种Java产品中。
  • 目前,有影响力的三大商用虚拟机之一(HotSopt,JRockit和J9),也号称是世界上最快的Java虚拟机,但是从数据上来看是比不上JRockit的,它在IBM自己的产品中测试效果还是很不错的。
  • 在2017年左右,IBM发布了开源J9 VM,命名OpenJ9,交给Eclipse基金会管理,也称为Eclipse OpenJ9。

六.Microsoft JVM

  • 微软为了在IE3浏览器中支持JAVA Applets,开发了Microsoft JVM,只能在Windows平台下运行,但却是当时windows下性能最好的Java JVM。
  • 1997年,Sun以侵犯商标、不正当竞争罪名指控微软成功,赔了Sun很多钱,微软在WindowsXP SP3中抹掉了其JVM。现在windows上安装的jdk都是HotSpot。

七.KVM

  • KVM(Kilobyte)是CLDC-HI早期产品,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。
  • 基于KVM简单、轻量、高度可移植的特点,它在更低端的设备上还维持着自己的一片市场,比如智能控制器、传感器,老人手机等。

八.CDC/CLDC HotSpot

  • CDC和 CLDC HotSpot 分别是 Sun 公司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。

九.Azul VM

  • Azul VM是Azul Systems公司在HotSpot基础上进行大量改进,运行于Azul Systems公司的专有硬件Vega系统上的Java虚拟机。由于是与特定硬件平台绑定、软硬件配合的专有虚拟机,它的性能可以更好的针对硬件进行优化。称得上是高性能Java虚拟机中的战斗机。
  • 每个Azul VM实例都可以管理至少数十个CPU和数百GB内存的硬件资源,并提供在巨大内存范围内实现可控的GC时间的垃圾收集器、专有硬件优化的线程调度等优秀特性。
  • 在2010年,Azul Systems公司开始从硬件转向软件,发布了通用平台虚拟机Zing JVM,可以在通用X86平台上提供接近于Vega系统的特性。

十.Zing JVM

  • Azul公司的Zing JVM是从HotSpot fork出来的商业JVM,Azul为它重新写了一套GC,它以Sun的HotSpot VM为基础,改进了许多会影响延迟的细节,主要特点是:
    • 低延迟、“无暂停”(pauseless)的C4 GC,GC带来的暂停可以控制在10ms以下的级别,支持的Java堆大小可以到1TB;
    • 快速预热,可以使用上一次收集的profile,减少JIT预热时间。

十一.Liquid VM

  • Liquid VM即是现在的JRockit VE(Virtual Edition),它是由BEA公司开发,可以直接运行于自家的Hypervisor系统上。
  • Liquid VM不需要操作系统的支持,或者说它自己本身实现了一个专有操作系统的必要功能,如线程调度、文件系统、网络支持等。由虚拟机越过通用操作系统直接控制硬件可以获得很多好处,如在线程调度时,不需要再进行内核态/用户态的切换等,这样可以最大限度地发挥硬件的能力,提升Java程序的执行性能。所以与Azul VM一样称得上是高性能Java虚拟机中的战斗机。
  • 随着JRockit虚拟机终止开发,Liquid VM项目也停止了。

十二.Apache Harmony

  • Apache曾推出过于JDK1.5和JDK1.6兼容的Java运行平台Apache Harmony,它是IBM和Intel联合开发的开源JVM,受到同样开源的OpenJDK的压制,SUN坚决不让Harmony获得JCP认证,最终于2011年退役,IBM转而参与OpenJDK。虽然目前Apache Harmony并没有被大规模商用,但是它的Java类库代码却被吸纳进了Android SDK。

十三.Taobao JVM

  • Taobao JVM 也称阿里JVM,阿里集团作为中国最大的Java技术应用方,针对淘宝应用需求的JVM的优化定制是必要且收益巨大的。TaobaoJVM是基于OpenJDK VM并根据淘宝业务、应用特点及开发者需求开发的稳定,高效且深度定制的JVM版本。是国内第一个优化、定制且开源的服务器版Java虚拟机。
  • 2010年开始,阿里核心系统部专用计算组基于OpenJDK6 Hotspot JVM定制优化自己的JVM,经过几次双11的考验。2013年开始,改为基于OpenJDK7,并改名为阿里JVM。
  • 它的特点有以下几个方面:
    • 创新的GCIH(GC invisible heap)技术实现了off-heap,即将生命周期较长的Java对象从heap中移到heap之外,并且GC不能管理GCIH内部的Java对象,以此达到降低GC的回收评率和提升GC的回收效率的目的;
    • GCIH中的对象还能够在多个Java虚拟机进程中实现共享;
    • 使用crc32指令实现JVM intrinsic降低JNI的调用开销;
    • PMU hardware的Java profiling tool和诊断协助功能;
    • 针对大数据场景的ZenGC。
  • taobao JVM应用在阿里产品上性能高,硬件严重依赖intel的cpu,损失了兼容性,但提高了性能。

十四.Graal VM

  • 2018年4月 Oracle Labs公开了Graal VM,号称“Run Programs Faster Anywhere”,勃勃野心;2019年5月 才发布了第一个 Release 版本,提供社区版和企业版。
  • Graal vm在HotSpot VM基础上增强而成的跨语言全栈虚拟机,可以作为“任何语言”的运行平台使用。语言包括:java、Scala、Groovy、Kotlin、C、C++、JavaScript、Ruby、Python、R等。
  • 可以直接把 Java 应用编译成机器码,执行起来体积更小、启动速度更快。
  • 支持不同语言中混用对方的接口和对象,支持这些语言使用已经编写好的本地库文件;工作原理是将这些语言的源代码或源代码编译后的中间格式,通过解释器转换为能被Graal VM接受的中间表示。Graal VM提供Truffle工具集快速构建而向一种新语言的解释器。在运行时还能进行即时编译优化,获得比原生编译器更优秀的执行效率;如果说HotSpot有一天真的被取代,Graal VM希望最大。
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