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Java虚拟机的历程（jvm01）

article 2024/10/29 1:21:21

Java虚拟机的历程（jvm01）

Java虚拟机（JVM）作为Java语言的核心技术之一，自诞生以来经历了多次迭代与演变。不同的虚拟机在性能、功能以及适用场景上各有侧重。本文将介绍Java虚拟机发展历程中的一些重要虚拟机，涵盖经典虚拟机（Classic VM、Exact VM）、影响力最大的虚拟机（HotSpot、JRockit、J9）、移动端虚拟机（KVM）、性能最高的虚拟机（Azul、Liquid VM）、以及其他一些特色虚拟机（Apache Harmony、Microsoft VM、TaoBao VM、Dalvik VM、Graal VM）。

1. 经典虚拟机：Classic VM 和 Exact VM

1.1 Classic VM

Classic VM 是早期Java虚拟机的代表之一，由Sun Microsystems开发。它是最早的JVM实现，提供了Java的基础执行环境。然而，由于Classic VM缺乏现代JVM的很多优化技术（如即时编译和内存管理优化），它逐渐被更先进的虚拟机所取代。

1.2 Exact VM

Exact VM 是Classic VM的改进版本，它引入了更精细的垃圾收集机制和内存管理策略。Exact VM的设计目的是实现“精确的”垃圾收集，即虚拟机能够精确地知道内存中对象的类型和引用关系，从而提高垃圾收集的效率。这种机制为后续的虚拟机（如HotSpot）的发展奠定了基础。

2. 影响力最大的三个虚拟机：HotSpot、JRockit、J9

2.1 HotSpot

HotSpot 是目前使用最广泛的Java虚拟机，由Sun Microsystems开发，现在由Oracle维护。它以其强大的性能优化技术而闻名，尤其是即时编译器（JIT Compiler）和垃圾收集器（GC）的多种策略，如G1、CMS和ZGC。HotSpot的设计目标是为各种应用场景（从服务器到桌面应用）提供高效、稳定的执行环境。

2.2 JRockit

JRockit 是Oracle从BEA Systems收购的一款JVM，它在低延迟和高性能方面表现突出。JRockit专注于服务器环境，并且其JIT编译和垃圾收集技术在多线程环境中表现优异。然而，在Oracle收购BEA并将JRockit的技术与HotSpot合并后，JRockit作为一个独立的虚拟机逐渐被HotSpot取代。

2.3 J9

J9 由IBM开发，现在被称为OpenJ9。J9是一款企业级JVM，特别适合在大型企业应用和多线程环境下使用。J9具有模块化和可扩展的架构，支持多种平台，并且在内存管理和性能调优上有独到之处。OpenJ9在开源后，成为Java社区中一个重要的虚拟机选择，与HotSpot形成了良性竞争。

3. 移动端虚拟机：KVM（CDC/CLDC）

KVM（Kilobyte Virtual Machine）是专门为嵌入式和移动设备设计的轻量级Java虚拟机。它有两个版本：CDC（Connected Device Configuration）和CLDC（Connected Limited Device Configuration），分别用于资源较丰富的嵌入式设备和资源极其有限的移动设备。KVM的设计目标是占用尽可能少的资源，从而使Java能够运行在低功耗设备上。

4. 性能最高的两个虚拟机：Azul 和 Liquid VM

4.1 Azul VM

Azul VM 是由Azul Systems公司开发的，旨在为大型服务器和高性能计算提供极致的性能表现。Azul VM通过专用硬件和高度优化的垃圾收集机制（如暂停时间极短的C4垃圾收集器），实现了超低延迟和高吞吐量。它常用于金融行业、实时交易系统等需要高可靠性和低延迟的场景。

4.2 Liquid VM

Liquid VM 由BEA Systems开发，它的设计目标是将JVM直接运行在虚拟化环境中，而不依赖于操作系统。Liquid VM特别适合云计算和虚拟化平台，在这些环境下它能够显著提高性能和资源利用率。Liquid VM后来被Oracle收购并整合到其产品中。

5. 其他虚拟机

5.1 Apache Harmony

Apache Harmony 是一个开源的Java SE实现项目，旨在为Java社区提供一个完全开源的替代品。虽然它最终未能获得广泛的使用，但Harmony的部分代码和设计理念后来影响了其他JVM实现（如Android的Dalvik VM）。

5.2 Microsoft VM

Microsoft VM 是微软早期针对Java开发的虚拟机版本，曾被用于Windows平台。然而，由于与Sun Microsystems的法律纠纷，Microsoft VM被迫停止开发。之后，微软专注于其自己的平台技术，如.NET和C#。

5.3 TaoBao VM

TaoBao VM 是阿里巴巴团队为优化其电商平台而开发的定制JVM。它基于HotSpot，并对垃圾收集器和JIT编译器进行了特别的优化，以提高在电商交易高峰期的性能和稳定性。这种定制JVM显示了如何根据特定应用场景对Java虚拟机进行深度优化。

5.4 Dalvik VM

Dalvik VM 是Android平台上最早使用的Java虚拟机。与传统JVM不同，Dalvik采用寄存器而非栈为基础的架构，这使其在移动设备上有更好的性能表现。随着Android的发展，Dalvik VM被ART（Android Runtime）替代，但它仍然是Android系统早期架构的核心部分。

5.5 Graal VM

Graal VM 是Oracle推出的新一代多语言虚拟机，旨在支持Java、JavaScript、Ruby、Python等多种语言的运行。Graal VM的一个显著特点是其多语言互操作性和高效的即时编译技术。此外，Graal VM还支持原生镜像生成（native image），使得Java应用可以编译为独立的本地可执行文件，极大地提高了启动速度和性能。