说明（本系列是观看尚硅谷2020宋红康JVM的课程笔记进行自我整理，必要时进行内容补充）

一、定义

JVM即所谓Java虚拟机，他是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令，是二进制字节码的运行环境，负责装在字节码到其内部，解释/编译为对应平台上的机器指令执行。其实，说JVM是Java的虚拟机已经不太准确，因为现在的JVM已经是一个跨语言的平台了，不仅是Java，Kotlin、Clojure，Groovy、Scala甚至JavaScript也可以通过特定的编译器进行编译生成字节码文件（字节码文件是编译后的二进制产物，不论是用什么语言进行编写的，只要能编译成对应的字节码文件，就能在JVM上运行）。因此，JVM就像是制定了一套自己的语言标准，其它任何语言都可以翻译到JVM，再由JVM和操作系统打交道进行具体的针对不同平台的指令执行。

Java的跨平台性
JVM跨语言的平台

二、特点

• 一次编译，到处运行。
• 自动内存管理。
• 自动垃圾回收功能。

三、JVM的位置

JVM运行在操作系统之上，没有和硬件进行直接交互。不难理解，我们都是先安装了比如windows之后的操作系统，再去下载Oracle的JDK或者openJDK进行安装。在下载时也可以选择不同的对应平台，不同的版本。不能在windows系统上安装linux版本的JVM,因为JVM和不同操作系统之间的交互方式是不同的。

JVM的位置

四、JVM的整体结构

JVM整体结构如下两张图，其中最为重要的部分是Class Loader（类装载子系统），Runtime Data Area（运行时数据区）和Execution engine（执行引擎）。另外还需要对Class File（字节码文件），Native Interface（本地方法接口）和Native Method Library（本地方法库有所了解）。

JVM整体结构图 JVM整体结构详细图

五、Java文件从编译到执行的过程

1. 首先Java源码通过Java编译器进行编译（又叫前端编译，是Java源文件到字节码文件的过程），其中涉及编译原理包含6部分内容：词法分析，语法分析，生成语法\抽象语法树，语义分析,生成注解抽象语法树，字节码生成器处理。

2. 字节码文件被Java虚拟机通过类加载器加载到内存，并通过字节码校验器进行字节码的合法性校验，即可通过翻译字节码（解释执行）或者JIT编译器（编译执行）进行程序的运行，无论经过哪种方式，都需要经过不同操作系统提供的具体指令。

   
   Java文件从编译到执行的过程

PS:关于解释执行与编译执行的个人理解：假设你对某一门外语一窍不通，字节码文件就像是一篇外文文章，解释执行就像每当你遇到一个单词，都会去查阅字典，这样来说速度就会比较慢。而编译执行就像是你事先查了字典将单词意思标注在文章上（放在系统缓存中），那么你在读这篇文章的时候速度就会更快，但是缺点就是前期需要花大量时间去先查单词的意思。那么，对于文章中出现的一些高频单词，就可以通过查字典的方式先记录下意思，这样就不用每次都去翻阅字典，而那些低频词则遇到的时候再去查（这就是编译执行和解释执行的一种动态平衡）。

六、JVM的架构模型：

Java编译器输入的指令流是一种基于栈的指令集架构，而没有采用基于寄存器的指令集架构。
两者的区别：

基于栈式架构的特点：

-涉及和实现更简单，适用于资源受限的系统
-避开了寄存器的分配难题：使用零地址指令方式分配
-指令流中的指令大部分是零地址指令，其执行过程依赖于操作栈。指令集更小，编译器容易实现。
-不依赖于特定的硬件，可移植性好，更好的实现跨平台。

基于寄存器架构的特点

• 典型的应用是x86的二进制指令集：比如传统的PC以及Android的Davlik虚拟机。
  -指令集架构则完全依赖硬件，可移植性差
  -性能优秀和执行更高效：
  -花费更少的指令去完成一项操作。
  -在大部分情况下，基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主。

七、JVM的生命周期

虚拟机的启动

Java虚拟机的启动是通过引导类加载器（bootstrap class loader）创建一个初始类（initial class）来完成的，这个类是由虚拟机的具体实现指定的。

虚拟机的退出

• 程序正常执行结束
• 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
• 由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止。
• 某线程调用Runtime类或System类的exit方法，或Runtime类的halt方法，并且Java安全管理器也允许这次exit或halt操作。（Runtime在程序运行时是一个单例模式。System调用exit方法，实际上也是去调用Runtime.getRuntime().exit(status)方法，然后去调用halt（int status），跟去传入的不同状态码去采用不同的方式结束本进程）。
• 除此之外，JNI规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java虚拟机时，Java虚拟机的退出情况。

八、JVM的发展历程

• 第一款是Sun公司的Sun Classic VM，它是世界上第一款商用的Java虚拟机，在JDK1.4被完全淘汰，只提供了解释器。
• 现在广泛使用的是HotSpot虚拟机，它是Sun/Oracle JDK和OpenJDK默认的虚拟机（HotSpot指的是它的热点代码探测技术，通过计数器找到热点代码，触发即时编译或站上替换。JIT（即时编译器）与解释器协同工作，在最优程序响应时间和最佳执行性能中取得平衡）。
• BEA的JRockit，不太关注程序启动速度，因此JRockit内部不包含解释器实现，全部代码靠编译器编译后执行，号称世界上最快JVM。Oracle在2008年收购了JRockit进行与HotSpot整合，因为架构差别大，因此整合功能有限。
  -IBM J9，有影响的三大商用虚拟机之一。2017年IBM发布了开源J9命名为OpenJ9，交给了Eclipse基金会。（开源的是虚拟机，而OpenJDK开源的是整个JDK）
  PS:（面试大坑，如果面试官文JVM原理,不要反问问的是那一个JVM，否则几个都说一遍）