标签：Java JVM 虚拟机 指令 指令集 架构 体系结构
前言
- 对于大部分 Java 开发程序员，对于Java虚拟机的了解甚少
- 如果将类库的 API 比作数学公式的话，那么 Java 虚拟机的知识就好比公式的推导过程。
虚拟机
- 所谓虚拟机，就是一台虚拟的计算机。它是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令。大体上，虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。
- Visual Box，VMware属于系统虚拟机，它们完全是对物理计算机的仿真，提供了一个可运行完整操作系统的软件平台。
- 程序虚拟机的典型代表 就是 Java 虚拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在 Java 虚拟机中执行
- 无论系统虚拟机还是程序虚拟机，在上面运行的软件都被限制在虚拟机提供的资源中。
Java虚拟机（JVM）
- Java虚拟机是一台执行 Java字节码的虚拟计算机，它拥有独立的运行机制，其运行的 Java 字节码也未必由 Java 语言编译而成。
- JVM 平台的各种语言可以共享 Java 虚拟机带来的跨平台性、优秀的垃圾回收器，以及可靠的即时编译器。
- Java 技术的核心就是 Java 虚拟机，因为所有的 Java 程序都运行在 Java 虚拟机内部。
作用：
- Java 虚拟机就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码到其内部，解释 / 编译为对应平台上的机器指令执行。每一条 Java 指令，Java虚拟机规范中都有详细定义，如怎么取操作数，怎么处理操作数，处理结果放在哪里。
特点：
- 一次编译，到处运行
- 自动内存管理
- 自动垃圾回收功能
JVM 的位置
JVM 运行在操作系统之上，它与硬件没有直接的交互。
JVM 的整体结构
Java 代码执行流程
JVM 架构模型
Java 编译器输入的指令流基本是一种基于栈的指令集架构，另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构。
这两种架构之间的区别是：
基于栈式架构的特点：
- 设计和实现更简单，适用于资源受限的系统；
- 避开了寄存器的分配难题：使用零地址指令方式方式分配；
- 指令流中大部分是零地址指令，其执行过程依赖于操作栈。指令集更小，编译器容易实现；
- 不需要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台。
基于寄存器架构的特点：
- 典型的应用是 x86 的二进制指令集；
- 指令集架构则完全依赖硬件，可移植性差；
- 性能优秀，执行高效；
- 花费更少的指令完成任务；
- 往往以一地址指令、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集为零地址指令为主。
执行 2 + 3 的java代码：
int i = 2;
int j = 3;
int k = i + j;
对应在字节码中的指令为：
0: iconst_2
1: istore_1
2: iconst_3
3: istore_2
4: iload_1
5: iload_2
6: iadd
7: istore_3
8: return
总结：
由于跨平台性的设计，Java 的指令都是根据栈来设计的。不同平台 CPU 架构不同，所以不能设计为基于寄存器的。
优点是跨平台，指令集小，编译器容易实现，缺点是性能下降，且实现同样的功能需要更多的指令。
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，这个类是由虚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执行，程序结束时它就结束。
- 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：
- 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，并且这些操作被允许。
标签：Java,JVM,虚拟机,指令,指令集,架构,体系结构 来源： https://blog.csdn.net/qq_37054755/article/details/114273268
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