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JVM基本组成

article 2024/10/1 3:06:04

JDK\JRE\JVM

架构

Java执行流程

工作原理

类型

优点

缺陷

JDK\JRE\JVM

JDK:全称“Java Development Kit”，Java开发工具包，提供javac编译器jheap、jconsole 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；

JVM（Java虚拟机）是一个能够执行Java字节码的虚拟机，它是Java运行时环境的核心部分。JVM使得Java程序可以在不同的操作系统上运行，而无需修改代码，这一点通过Java的“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere）的理念得以实现。下面是JVM的详细解析：

架构

JVM的架构可以分为三个主要部分：

客户端：用户通过它与JVM交互，提供Java程序的字节码。
执行环境：包括执行引擎、执行栈和执行堆。
- 执行引擎：负责解释或编译Java字节码，并执行。
- 执行栈：每个线程都有自己的执行栈，用于存储方法调用和局部变量。
- 执行堆：所有对象实例和类实例变量都存储在这里，也是垃圾回收发生的地方。
服务器：提供JVM运行时所需的服务，如内存管理、线程管理等。

Java执行流程

1.编译：通过javac命令，调用JDK编译器，将*.java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。

工作原理

加载：类加载器将类的字节码从文件中读入内存。
验证：确保字节码符合JVM规范。
准备：为类变量分配内存空间。
解析：将类、接口、字段和方法的引用转换为直接引用。
初始化：执行静态初始化块和静态变量赋值。
执行：JVM执行字节码，可以是解释执行或编译后的本地代码执行。
垃圾回收：自动回收不再使用的内存空间。

类型

JVM有多种实现，主要分为两类：

HotSpot：是Oracle/Sun公司开发的JVM，支持即时编译（JIT）技术，可以提高执行效率。
OpenJ9：由Eclipse Foundation开发，专注于低延迟和高吞吐量。

优点

跨平台性：JVM实现了“一次编写，到处运行”的理念。这意味着，只要有JVM支持的操作系统，Java程序就可以运行，无需修改代码。这大大提高了Java程序的可移植性。
安全性：JVM为每个应用程序提供了独立的运行环境（沙箱），限制了应用程序对系统资源的访问，从而增强了安全性。此外，JVM还提供了各种安全机制，如访问控制、代码审计等，以防止恶意代码执行。
性能优化：JVM通过即时编译（JIT）技术将Java字节码转换为本地机器码，这样可以显著提高程序的执行效率。此外，JVM还具有高效的垃圾回收机制，可以自动管理内存，减少内存泄漏的风险。
稳定性和可靠性：JVM经过广泛的测试和优化，提供了稳定可靠的运行环境。它能够处理各种异常情况，保证程序的稳定运行。
丰富的库和工具：Java拥有丰富的标准类库和第三方库，以及强大的开发和调试工具，这使得开发者可以快速开发高质量的应用程序。
易于学习和使用：Java语言简洁明了，有着丰富的文档和社区支持，使得初学者容易上手，同时也满足了专业开发者的需求。
并发编程：JVM提供了强大的并发编程支持，包括多线程、同步机制、并发集合等，这使得开发高性能的并发应用成为可能。