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  • Java虚拟机有自己完善硬体架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应指令...Java虚拟机(Java Virtual Machine 简称JVM)运行所有Java程序抽象计算机,Java语言运行环境,它是Java 最具吸引力特性之...

    Java虚拟机有自己完善的硬体架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。

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    Java虚拟机(Java Virtual Machine 简称JVM)是运行所有Java程序的抽象计算机,是Java语言的运行环境,它是Java 最具吸引力的特性之一。

    介绍

    Java虚拟机(JVM)一种用于计算机设备的规范,可用不同的方式(软件或硬件)加以实现。编译虚拟机的指令集与编译微处理器的指令集非常类似。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。

    Java虚拟机(JVM)是可运行Java代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上,就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。

    Java虚拟机是一个想象中的机器,在实际的计算机上通过软件模拟来实现。Java虚拟机有自己想象中的硬件,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。

    Java虚拟机规范定义了一个抽象的——而非实际的——机器或处理器。这个规范描述了一个指令集,一组寄存器,一个堆栈,一个“垃圾堆”,和一个方法区。一旦一个Java虚拟机在给定的平台上运行,任何Java程序(编译之后的程序,称作字节码)都能在这个平台上运行。Java虚拟机(JVM)可以以一次一条指令的方式来解释字节码(把它映射到实际的处理器指令),或者字节码也可以由实际处理器中称作just-in-time的编译器进行进一步的编译

    特点

    Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用模式Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

    使用主体

    Java虚拟机是Java语言底层实现的基础。这有助于理解Java语言的一些性质,也有助于使用Java语言。对于要在特定平台上实现Java虚拟机的软件人员,Java语言的编译器作者以及要用硬件芯片实现Java虚拟机的人来说,则必须深刻理解Java虚拟机的规范。另外,如果你想扩展Java语言,或是把其它语言编译成Java语言的字节码,你也需要深入地了解Java虚拟机。

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  • Java虚拟机的简单介绍,让大家了解JVM可以做什么,JVM的作用。有一定的参考价值,有需要的朋友可以参考一下,希望对你们有所帮助。什么是JVM?Java虚拟机(JVM)运行Java字节码的虚拟机,它是java编程语言的核心。当...

    本篇文章给大家带来的内容是java中什么是JVM?Java虚拟机的简单介绍,让大家了解JVM可以做什么,JVM的作用。有一定的参考价值,有需要的朋友可以参考一下,希望对你们有所帮助。

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    什么是JVM?

    Java虚拟机(JVM)是运行Java字节码的虚拟机,它是java编程语言的核心。当我们运行程序时,JVM负责将字节代码转换为特定于机器的代码。JVM还依赖于平台,并提供核心Java函数,如内存管理,垃圾收集,安全性等。

    JVM被称为虚拟,因为它提供的接口不依赖于底层操作系统和机器硬件。这种与硬件和操作系统的独立性使得java程序可以在任何地方进行一次写入。

    在现实世界中,JVM是一种规范,它提供了一个可以执行Java字节码的运行时环境。

    JVM可以做什么?

    JVM执行以下操作:

    1、加载代码

    2、验证代码

    3、执行代码

    3、提供运行时环境

    JVM提供以下定义:

    1、记忆区

    2、类文件格式

    3、注册集

    4、垃圾收集堆

    5、致命错误报告等

    JVM架构

    让我们来了解一下JVM的内部架构。它包含有类加载器,内存区域,执行引擎等。

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    1、类加载器

    Classloader是JVM的子系统,用于加载类文件。每当我们运行java程序时,它首先由类加载器加载。Java中有三个内置的类加载器。

    1)、Bootstrap ClassLoader:这是第一个类扩展,它是Extension类加载器的超类。它加载rt.jar文件,该文件包含Java Standard Edition的所有类文件,如java.lang包类,java.net包类,java.util包类,java.io包类,java.sql包类等。

    2)、Extension ClassLoader:这是Bootstrap的子类加载器和System类加载器的父类加载器。它遍历位于$ JAVA_HOME / jre / lib / ext目录中的jar文件。

    3)、System / Application ClassLoader:这是Extension类加载器的子类加载器。它从类路径加载类文件。默认情况下,classpath设置为当前目录。您可以使用“-cp”或“-classpath”开关更改类路径。它也被称为Application类加载器。

    2、类(方法)区域

    Method区域存储每类结构,例如运行时常量池,字段和方法数据,方法的代码。

    3、堆

    Heap是分配对象的运行时数据区域。

    4、堆叠

    Java 堆叠存储帧。Stack包含局部变量和部分结果,并在方法调用和返回中起作用。

    每个线程都有一个私有JVM堆栈,与线程同时创建。

    每次调用方法时都会创建一个新帧。当方法调用完成时,框架将被销毁。

    5、程序计数器寄存器(Program Counter Register)

    PC(Program Counter)寄存器包含当前正在执行的Java虚拟机指令的地址。

    6、原生方法堆栈(Native Method Stack)

    它包含应用程序中使用的所有本机方法。

    7、执行引擎(Execution Engine)

    它包含:

    1)、虚拟处理器

    2)、解释器:读取字节码流然后执行指令。

    3)、实时(JIT)编译器:用于提高性能。JIT同时编译具有类似功能的部分字节代码,因此减少了编译所需的时间。这里,术语“编译器”指的是从Java虚拟机(JVM)的指令集到特定CPU的指令集的转换器。

    8、Java本地接口(Java Native Interface)

    Java Native Interface(JNI)是一个框架,它提供了一个接口,用于与另一种语言(如C,C ++,Assembly等)编写的另一个应用程序进行通信.Java使用JNI框架将输出发送到控制台或与OS库交互。

    总结:以上就是本篇文章的全部内容,希望能对大家的学习有所帮助。更多相关视频教程,请访问:Java教程!

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  • 什么是java虚拟机

    2020-05-03 10:06:27
    Java虚拟机的简单介绍,让大家了解JVM可以做什么,JVM的作用。有一定的参考价值,有需要的朋友可以参考一下,希望对你们有所帮助。 什么是JVM? Java虚拟机(JVM)运行Java字节码的虚拟机,它是java编程语言的...

    本篇文章给大家带来的内容是java中什么是JVM?Java虚拟机的简单介绍,让大家了解JVM可以做什么,JVM的作用。有一定的参考价值,有需要的朋友可以参考一下,希望对你们有所帮助。


    什么是JVM?

    Java虚拟机(JVM)是运行Java字节码的虚拟机,它是java编程语言的核心。当我们运行程序时,JVM负责将字节代码转换为特定于机器的代码。JVM还依赖于平台,并提供核心Java函数,如内存管理,垃圾收集,安全性等。

    JVM被称为虚拟,因为它提供的接口不依赖于底层操作系统和机器硬件。这种与硬件和操作系统的独立性使得java程序可以在任何地方进行一次写入。

    在现实世界中,JVM是一种规范,它提供了一个可以执行Java字节码的运行时环境。

    JVM可以做什么?

    JVM执行以下操作:

    1、加载代码

    2、验证代码

    3、执行代码

    3、提供运行时环境

    JVM提供以下定义:

    1、记忆区

    2、类文件格式

    3、注册集

    4、垃圾收集堆

    5、致命错误报告等

    JVM架构

    让我们来了解一下JVM的内部架构。它包含有类加载器,内存区域,执行引擎等。

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    1、类加载器

    Classloader是JVM的子系统,用于加载类文件。每当我们运行java程序时,它首先由类加载器加载。Java中有三个内置的类加载器。

    1)、Bootstrap ClassLoader:这是第一个类扩展,它是Extension类加载器的超类。它加载rt.jar文件,该文件包含Java Standard Edition的所有类文件,如java.lang包类,java.net包类,java.util包类,java.io包类,java.sql包类等。

    2)、Extension ClassLoader:这是Bootstrap的子类加载器和System类加载器的父类加载器。它遍历位于$ JAVA_HOME / jre / lib / ext目录中的jar文件。

    3)、System / Application ClassLoader:这是Extension类加载器的子类加载器。它从类路径加载类文件。默认情况下,classpath设置为当前目录。您可以使用“-cp”或“-classpath”开关更改类路径。它也被称为Application类加载器。

    2、类(方法)区域

    Method区域存储每类结构,例如运行时常量池,字段和方法数据,方法的代码。

    3、堆

    Heap是分配对象的运行时数据区域。

    4、堆叠

    Java 堆叠存储帧。Stack包含局部变量和部分结果,并在方法调用和返回中起作用。

    每个线程都有一个私有JVM堆栈,与线程同时创建。

    每次调用方法时都会创建一个新帧。当方法调用完成时,框架将被销毁。

    5、程序计数器寄存器(Program Counter Register)

    PC(Program Counter)寄存器包含当前正在执行的Java虚拟机指令的地址。

    6、原生方法堆栈(Native Method Stack)

    它包含应用程序中使用的所有本机方法。

    7、执行引擎(Execution Engine)

    它包含:

    1)、虚拟处理器

    2)、解释器:读取字节码流然后执行指令。

    3)、实时(JIT)编译器:用于提高性能。JIT同时编译具有类似功能的部分字节代码,因此减少了编译所需的时间。这里,术语“编译器”指的是从Java虚拟机(JVM)的指令集到特定CPU的指令集的转换器。

    8、Java本地接口(Java Native Interface)

    Java Native Interface(JNI)是一个框架,它提供了一个接口,用于与另一种语言(如C,C ++,Assembly等)编写的另一个应用程序进行通信.Java使用JNI框架将输出发送到控制台或与OS库交互。

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  • CPU只有把数据装载到寄存器才能够运行这里,并非广义上所指物理寄存器,或许将其翻译为PC计数器会更贴切作用:用来存储指向下一条指令地址,也即将要执行指令代码。由执行引擎读取下一条指令它是一块很小...

    PC Register介绍

    JVM中的程序计数寄存器(Program Counter Register)中,Register 的命名源于CPU的寄存器,寄存器存储指令相关的现场信息。CPU只有把数据装载到寄存器才能够运行

    这里,并非是广义上所指的物理寄存器,或许将其翻译为PC计数器会更贴切

    作用:

    用来存储指向下一条指令的地址,也即将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令

    它是一块很小的内存空间,几乎可以忽略不计,也是运行速度最快的存储区域

    在JVM规范中,每个线程都有它自己的程序计数器,是线程私有的,生命周期与线程的生命周期保持一致

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    程序执行过程大概是执行引擎从PC寄存器中读到将要执行的下一条指令,然后操作局部变量表,操作数栈。。。。

    为什么使用PC寄存器记录当前线程的执行地址呢?

    因为CPU需要不停的切换各个线程,这时候切换回来以后,就得知道接着从那开始继续执行

    JVM的字节码解释器就需要通过改变PC寄存器值来明确下一条应该执行什么样的字节码指令

    Java虚拟机栈介绍

    Java虚拟机栈是什么

    Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack),早期也叫Java栈

    每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈,其内部保存一个个的栈帧(Stack Frame),对应着一次次的Java方法调用。

    是线程私有的

    虚拟机栈的生命周期

    生命周期和线程一致

    作用

    主管Java程序的运行,它保存方法的局部变量(8种基本类型、对象的引用地址),部分结果,并参与方法的调用和返回。

    优点

    栈是一种快速有效的分配存储方式,访问速度仅次于程序计数器

    对于栈来说不存在垃圾回收问题

    开发中遇到的异常有哪些

    Java虚拟机规范允许Java栈的大小是动态的或者是固定不变的

    如果采用固定大小的Java虚拟机栈,那每一个线程的Java虚拟机栈容量可以在线程创建的时候独立选定。如果线程请求分配的栈容量超过Java虚拟机栈允许的最大容量,Java虚拟机将会抛出一个StackOverflowError(例如递归调用没有出口)

    如果Java虚拟机栈可以动态扩展,并且再尝试扩展的时候无法申请到足够的内存,或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈,那Java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError

    设置栈内存大小

    我们可以使用参数-Xss选项来设置线程的最大栈空间,栈的大小直接决定了函数调用的最大可达深度.

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    分配的栈内存越大越好么?

    栈空间变大了,可分配的线程数就会变少,可能会出现OOM

    栈的存储单位 --栈帧

    每个线程都有自己的栈,栈中的数据都是以栈帧(Stack Frame)的格式存在

    在这个线程上正在执行的每个方法都各自对应一个栈帧

    栈帧是一个内存区块,是一个数据集,维系着方法执行过程中的各种数据信息

    运行原理

    JVM直接对Java栈的操作只有两个,就是对栈帧的压栈和出栈,遵循"后进先出"原则

    执行引擎运行的所有字节码指令只针对当前栈帧进行操作.

    如果在该方法中调用了其他方法,对应的新的栈帧会被创建出来,放在栈的顶端,成为新的当前帧

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    栈帧的内部结构

    每个栈帧中存储着:

    局部变量表(Local Variables)

    操作数栈(Operand Stack)

    动态链接(Dynamic Linking)

    方法返回地址(Return Address)

    一些附加信息

    局部变量表

    定义为一个数字数组,主要用于存储方法参数和定义在方法体内的局部变量,这些数据类型包括各类基本数据类型/对象引用,以及returnAddress类型

    局部变量表所需的容量大小是在编译期确定下来的,并保存在方法的Code属性的maximum local variables数据项中.在方法运行期间是不会改变局部变量表的大小的.

    由于局部变量表是建立在线程的栈上,是线程的私有数据,因此不存在数据的安全问题

    局部变量表中的变量只在当前方法调用中有效.在方法执行时,虚拟机通过使用局部变量表完成参数值到参数变量列表的传递过程.当方法调用结束后,随着方法栈帧的销毁,局部变量表也会随之销毁

    静态方法的局部变量表:

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    起始PC代表变量在字节码文件中的起始位置

    长度代表变量的作用范围

    普通方法的局部变量表:

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    方法中定义的局部变量是否线程安全?

    局部变量如果是内部产生,内部消亡的,都是线程安全的.例如:

    //线程安全

    public static String method1(){

    StringBuilder s1 = new StringBuilder();

    s1.append("a");

    s2.append("b");

    }

    如果从外部传入,或者变量return出去了则不安全.

    操作数栈

    主要用于保存计算过程的中间结果,同时作为计算过程中变量临时的存储空间.

    每一个操作数栈都会拥有一个明确的栈深度用于存储数值,其所需的最大深度在编译期就定义好了,保存在方法的Code属性中,为max_stack的值.

    动态链接(指向运行时常量池的方法引用)

    每一个栈帧内部都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所述方法的引用。

    包含这个引用的目的就是为了支持当前方法的代码能够实现动态链接。比如: invokedynamic指令

    在Java源文件被编译到字节码文件中时,所有的变量和方法引用都作为符号引用保存在class文件的常量池里。

    比如: 描述一个方法调用了林外的其他方法时,就是通过常量池中指向方法的符号引用来表示的,动态连接的作用就是为了将这些符号引用转换为调用方法的直接引用

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    为什么需要常量池呢?

    常量池的作用,就是为了提供一些符号和常量,便于指令的识别

    方法的调用

    在JVM中,将符号引用转换为调用方法的直接引用与方法的绑定机制相关.

    静态链接

    当一个字节码文件被装在进JVM内部时,如果被调用的目标方法在编译器可知,且运行期保持不变时,这种情况下将调用方法的符号引用转换为直接引用的过程称之为静态链接

    动态链接

    如果被调用的方法在编译期无法被确定下来,也就是说,只能够在程序运行期将被调用方法的符号引用转换为直接引用,由于这种引用转换过程具备动态性,因此也就被称之为动态链接

    相对应的有前期绑定和后期绑定

    前期绑定

    若程序在执行前进行绑定,由编译器和链接程序实现,叫做前期绑定

    后期绑定

    在运行时根据对象的类型进行绑定,叫做后期绑定,也叫动态绑定或运行时绑定。

    某类语言具备多态特性,那么自然也就具备早期绑定和晚期绑定两种绑定方式

    Java中任何一个普通的方法其实都具备虚函数的特征,他们相当于C++中的虚函数.如果在Java程序中不希望某个方法拥有虚函数的特征时,则可以使用关键字final来标记这个方法

    虚方法与非虚方法

    非虚方法

    如果方法在编译期就确定了具体的调用版本,这个版本在运行时是不可变的,这样的方法称为非虚方法.

    静态方法,私有方法,final方法,实例构造器,父类方法都是非虚方法

    其他方法称为虚方法

    动态类型语言和静态类型语言

    静态类型语言是判断变量自身的类型信息;

    动态类型语言是判断变量值的类型信息,变量没有类型信息,变量值才有类型信息,这是动态语言的一个重要特征.

    - 静态

    Java: String info = "longda";

    - 动态

    JS: var name = "longda";

    python: name = "longda"

    方法返回地址

    存放调用该方法的PC寄存器的值

    一个方法的结束,有两种方式

    正常执行完成

    出现未处理的异常,非正常退出

    无论通过哪种方式退出,在方法退出后都返回到该方法被调用的位置.方法正常退出时,调用者的PC计数器的值作为返回地址,即调用该方法的指令的下一条指令的地址.而通过异常退出的,返回地址是要通过异常表来确定,栈帧中一般不会保存这部分信息

    正常完成出口和异常完成出口的区别在于:通过一场完成出口退出的不会给他的上层调用者产生任何的返回值.

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