### 一、JVM简述 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。Java语言具有跨平台的特点，即“Write once，run everywhere”——一次编写，到处运行。之所以会有这样的特点，主要原因是Java程序运行的平台Java虚拟机(JVM，Java Virtual Machine) 具有跨平台的特点。  JVM运行在操作系统之上，与机器的硬件没有直接的交互。  JVM是一台执行Java字节码的虚拟计算机(软件层面)，它是Java技术的核心，因为所有的Java程序都运行在Java虚拟机内部。JVM拥有独立的运行机制，其运行的字节码文件也未必由Java语言编译而成，Kotlin、Scala等语言所编写的程序经过编译后生成的字节码文件也可以在JVM上运行。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。  ### 二、各种JVM 从Java语言诞生开始，就涌现出很多优秀的JVM，按照时间顺整理如下： - **Sun Classic VM(世界上第一款商用JVM)**：在1996年Java l.0版本的时，由Sun公司发布,JDK 1.4时完全被淘汰。这款虚拟机内部只提供解释器。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。解释器和编译器不能配合工作。现在hotspot内置了此虚拟机。 - **Exact VM**：jdk 1.2时，由Sun提供，主要为了为了解决上一个虚拟机问题，具有热点探测、编译器与解释器混合工作模式。但最终还是被Hotspot虚拟机替换。 - **HotSpot VM**：JDK 1.3时，HotSpot VM成为默认虚拟机，是目前最有影响力的三大商用虚拟机之一。同时Hotspot VM占有绝对的市场地位。 - **JRockit**：由BEA公司提供，专注于服务器端应用，是目前最有影响力的三大商用虚拟机之一。它不太关注程序启动速度，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，所以JRockit JVM是世界上最快的JVM。 - **J9**：IBM Technology for Java Virtual Machine，简称IT4J，内部代号: J9，由IBM主导开发。J9市场定位与Hotspot接近，服务器端、桌面应用、嵌入式等多用途VM广泛用于IBM的各种Java产品。 - **KVM和CDC/CLDC Hotspot**：Oracle在Java ME产品线上的两款虚拟机。 - **Azul VM和BEA liquid VM**：Azul VM和BEA Liquid VM是与特定硬件平台绑定、软硬件配合的专有虚拟机，是高性能Java虚拟机中的战斗机。 - **Apache Harmony**：Apache推出的与JDK 1.5和JDK 1.6兼容的Java运行平台Apache Harmony。它是IBM和Intel联合开发的开源JVM。 - **Microsoft JVM**：微软为了在IE3浏览器中支持Java Applets, 开发了Microsoft JVM。已夭折。 - **TaobaoJVM**：由AliJVM团队发布。Taobao vm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。目前已经在淘宝、天猫上线，把oracle 官方JVM版本全部替换了。 - **Dalvik VM**:谷歌开发的，应用于Android系统，并在Android2.2中提供了JIT，发展迅猛。Dalvik VM只能称作虚拟机，而不能称作“Java 虚拟机”，它没有遵循Java虚拟机规范。 - **Graal VM**：2018年4月，Oracle Labs公开了Graal VM， 号称"Run Programs Faster Anywhere", 勃勃野心。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、JavaScript、Ruby、Python、R等。 ### 三、JVM的整体结构 HotSpot VM是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一。以Hotspot为例，JVM包含**类加载器子系统**（Class Loader SubSystem）、**运行时数据区**（Runtime Data Area）、**执行引擎**（Execution Engine）、**本地方法接口**（Native Interface）、**本地方法库**（Native Method Library）五部分，其中运行时数据区包含**方法区**（Method Area）、**Java栈**（Java Stack）、**本地方法栈**（Native Method Stack）、**堆**（Heap）、**程序计数器**（Program Counter Register，也叫PC寄存器）五部分内容。其整体结构如下图  1. 方法区和堆区是所有线程共享的内存区域；而java栈、本地方法栈和程序员计数器是线程私有的内存区域。 2. Java栈又叫做jvm虚拟机栈。 3. 方法区（永久代）在jdk8中又叫做元空间Metaspace。方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器（JIT编译器，英文写作Just-In-Time Compiler）编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开来。 - 在JDK1.7之前运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时hotspot虚拟机对方法区的实现为永久代。 - 在JDK1.7 字符串常量池被从方法区拿到了堆中, 这里没有提到运行时常量池,也就是说字符串常量池被单独拿到堆,运行时常量池剩下的东西还在方法区, 也就是hotspot中的永久代。 - 在JDK1.8之后JVM 已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在 Java 堆（Heap）中开辟了一块区域存放运行时常量池。同时在 jdk 1.8中移除整个永久代，取而代之的是一个叫元空间（Metaspace）的区域。 ### 四、JVM的生命周期 #### 1、 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，这个类是由虛拟机的具体实现指定的。 #### 2、虚拟机的执行 一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务:执行Java程序。程序开始执行时它才运行，程序结束时它就停止。执行一个所谓的Java程序的时候，真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。 #### 3、虚拟机的退出 当有如下的几种情况时，JVM会退出: - 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。 - 除此之外，JNI ( Java Native Interface) 规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java 虚拟机时，Java虚拟机也会退出。