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JVM基本了解

article 2024/9/28 18:29:40

一、JVM 基本组成

1、JDK\JRE\JVM

JDK:全称“Java Development Kit”Java 开发工具包，提供 javac 编译器、jheap、jconso1e 等监控工具;
JRE:全称“Java Runtime Environment”Java 运行环境，提供Class Library 核心类库 +JVM;
JVM:全称“Java Virtual Machine”Java 虚拟机，用于运行 Java 应用程序;

2、Java程序执行过程

1.编译:通过 javac 命令，调用 JDK 编译器，将*.java 源文件编译成*.class 字节码文件。
2.执行:通过 java 命令，调用 JVM 虚拟机，执行*.class 字节码文件。

3、Java程序的跨平台

跨平台的原因
实现跨平台的原因，主要有两个

不同的平台，相同的源代码，编译的字节码是相同的，所以字节码文件可以在不同平台“通用”
不同的平台，执行字节码时，都需要各自的 J 虚拟机版本，用于将字节码翻译成当前平台可以执行的机器码指令;

4、静态编译器

通过 JDK 提供的静态编译器，将 Java 源文件编译成字节码文件。
编译过程包括:

词法分析:通过空格分隔出源代码中的单词、操作符、控制符等信息，将其形成 token 信息流，传递给语法解析器。
语法分析:将 token 信息流按照 Java 语法规则，组装成一颗语法树
语义分析:对语法树进行关键字使用、类型匹配、作用域等语法检查。
字节码:当语义分析完成后，可以生成字节码

5、字节码

        当1个 Java 源文件被编译后，就会按照 JVM 规范和字节码定义，产生1个 class 字节码文件，文
件内容由 10 个固定部分组成。
        前 4 个字节非常特殊，红色框的 cafe babe 是詹姆斯定义的魔法数，它的作用是标志当前文件是一个字节码文件。当 JVM 在进行类加载的 Load 阶段时，如果没有识别到该标志，就说明文件不是字节码文件或已损坏，则无法进行加载。绿色框代表当前版本号，0x34的十进制为52，是JDK8 的内部版本号，代表这个字节码文件基于 JDK8 编译。
        剩余部分中的每个字节均代表一个字节码指令，由于每个指令的长度按照 1 个字节存储，所以每个指令被称为字节码(Bytecode)，Java 所有的字节码指令有 200 多个。

        由于纯数字的字节码指令阅读比较困难，所以 JVM 在字节码指令的基础上设计了一套操作码助记符，使用特殊单词来代替对应的数字指令。
例如:
0x15        ILOAD : 读取 int 类型的同部变量
0x36        ISTORE : 保存int类型的局部变量
0x60        IADD :              执行两个 int 类型的数值加法运算
0xbb        NEW : 创建对象
0xbc        NEWARRAY :  创建数组
0xac        IRETURN : 返回 int 类型结果

6、JVM执行方式

JVM执行方式
JVM 以解释+编译混合模式，执行字节码文件。
1. JV 的执行方式以解释执行为主。执行过程中， JVM 将每个字节码文件中的每个指令，通过解释器转换成当前平台可以识别的机器码，然后交给CPU 执行。
2.为了提高执行效率， JVM 还会在运行期间， JVM 通过热点代码的统计分析，识别高频的方法调用，循环体、公共模块等，当超过阈值时，JVM 会基于 JIT 即时编译器(just-in-time compiler )将热
点代码转换成机器码，直接交给 CPU 执行，提高执行效率。
Client模式下默认阈值是 1500次，在Server模式下是10000 次。

JVM 解释器:程序执行的时候，解释器首先发挥作用，省去了编译器编译时间，加快程序的执行效率,
JIT 编译器:在程序运行过程中，随着时间的推移，IT 开始慢慢发挥了作用，把热点代码编译成本地代码后，以后执行相同的代码，即可直接交给CPU 执行，带来更高的执行效率。

机器在热机状态可以承受的负载要大于冷机状态(刚启动时)，如果以热机状态时的流量进行切换，可能使处于冷机状态的服务器因无法承载流量而假死。所以，在生产环境中发布应用，应该以分批的方进行发布根据机器数量划分成多个批次，每个批次的机器数大概占到整个集群的15%
故障案例:某应用在线发布新版本，采用进行分批发布，发布总批数误填写成分为两批发布。如果是热机状态，正常情况下，集群中的一半的机器可以勉强支撑负载流量，但由于刚启动的 J 均是解释执行，还没有进行热点代码统计和JT动态编译，导致机器启动之后，当前 1/2 发布成功的服务器马上全部宕机。