JVM虚拟机的组成

一、为什么要学习 JVM ?

1. “ ⾯试造⽕箭,⼯作拧螺丝” , JVM 属于⾯试官特别喜欢提问的知识点;

2. 未来在⼯作场景中,也许你会遇到以下场景:

  • 线上系统突然宕机,系统⽆法访问,甚⾄直接OOM
  • 线上系统响应速度太慢,优化系统性能过程中发现 CPU占用过高,原因也许是因为 JVM GC 次数过于频繁;
  • 新项⽬上线,需要设置 JVM 的各种参数;

二、JDK\JRE\JVM

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

三、Java程序执⾏过程

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

四、Java程序的跨平台 

计算机平台是什么?       

        我们通常把 CPU 处理器与操作系统构成的系统架构,称为计算机平台。

        现代的电⼦计算机是基于⼆进制设计实现,所以 CPU 仅能识别 0 与 1 这样的⼆进制信号。⽽ 计算机程序的本质就是 0 与 1 之间的不同组合产⽣的机器指令,交给 CPU 去执⾏。CPU为了能识 别执⾏机器指令,就需要不同 CPU 架构和指令集来⽀持。不同的⼚商,设计⽣产 的 CPU , CPU 架构和指令集也是不同的。

        常⻅的指令集主要分为:精简指令集( RISC )和复杂指令集( CISC )。

  • 复杂指令集( CISC ): X86 和 X64 两种 CPU 架构基于 CISC 复杂指令集,⽐如: Intel 、 AMD 等⼚商的 CPU 。
  • 精简指令集( RISC ): ARM 架构的CPU基于 RISC 精简指令集,⽐如: Compaq 的 Alpha 、 HP 的 PA-RISC 、 IBM 的 Power PC 、 Apple 的 M1 。 在底层硬件及指令集之上,需要搭载不同的操作系统,⽤于⽀持不同的 CPU 指令集。

        例如:早 期的 MacOS 操作系统只⽀持 Power 系列的 CPU 。最新的 MacOS 系统只能安装在 M1 芯⽚的 CPU 。

        Java 是⼀种跨平台的编程语⾔,主要是为了让相同的 Java 应⽤程序代码,不⽤做任何修 改,可以在不同计算机系统平台上正常运⾏,兼容各种主流操作系统+ CPU 指令集。


跨平台的原因

实现跨平台的原因,主要有两个

  1. 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” ;
  2. 不同的平台,执⾏字节码时,都需要各⾃的 JVM 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;

五、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:

  1. 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 流,传递给语法解析器。
  2. 语法分析:将 token 信息流按照 Java 语法规则,组装成⼀颗语法树
  3. 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。
  4. 字节码:当语义分析完成后,可以⽣成字节码

六、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 类型的局部变量
  • 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

七、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. JVM 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( me compiler )将热点代码转换成机器码,直接交给 just-in-ti CPU 执⾏,提⾼执⾏效率。

a. Client 模式下默认阈值是 1500 次, 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, JIT 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 JVM 均 是解释执⾏,还没有进⾏热点代码统计和JIT动态编译,导致机器启动之后,当前 1/2 发布成功的 服务器⻢上全部宕机。

八、类加载器 

        字节码必须通过类加载器,通过加载、验证、解析等校验步骤,将字节码⽂件中的类,加载⾄ JVM 的中运⾏时数据区,才可以执⾏字节码。

类加载器的加载过程

当一个类被使用的时候,才会加载到内存中,类加载的过程有:加载、验证、准备、解析、初始化。其中中间三步合并称为链接。

  • - 加载:通过包名+类名,获取这个类,准备用流进行传输,将这个类加载到内存中,并创建一个class对象
  • - 验证:验证class文件中的信息是否符合虚拟机规范,有没有安全隐患
  • - 准备:负责为类的类变量(static修饰的变量)分配内存,并设置默认的初始化值
  • - 解析:将类的二级制数据流中的符号引用替换为直接引用。(本类中如果用到了其他类,此时就需要找到对应的类)
  • - 初始化:静态变量赋值以及初始化其他资源

九、垃圾收集器

        JVM 在运⾏期间,通过 Garbage Collctor 垃圾收集器,定期对运⾏时数据区进⾏垃圾对 象的回收,从⽽实现了内存⾃动管理。

十、JVM组成结构

        JVM 由类加载器、运⾏时数据区、 JVM 解释器、 JIT 即时编译器、垃圾回收器、本地⽅法库等部分组成。

        由类加载器完成字节码⽂件的加载验证和解析,存储⾄运⾏时数据区,并由执⾏引擎中的解释 器,完成字节码到机器码的解释执⾏。同时进⾏热点代码的统计分析,调⽤ JIT 即时编译器将字节 码直接编译成机器码,提⾼执⾏效率。JVM运⾏期间的⽅法调、数据对象统⼀存放⾄运⾏时数据区。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/742964.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

【CT】LeetCode手撕—46. 全排列

目录 题目1- 思路2- 实现⭐46. 全排列——题解思路 3- ACM实现 题目 原题连接:46. 全排列 1- 思路 模式识别 模式1:不含重复数字的数组 nums ——> 任意顺序 可能的全排列 ——> 回溯模式2:全排列 ——> 排列问题,不同…

Verilog HDL语法入门系列(四):Verilog的语言操作符规则(下)

目录 7.移位操作符8.关系操作符9.相等操作符9.1逻辑等与case等9.2逻辑等与逻辑不等9.3 case等与case不等 10.条件操作符11.级联操作符12.复制 微信公众号获取更多FPGA相关源码&#xff1a; 7.移位操作符 符号含义>>逻辑右移<<逻辑左移 移位操作符对其左边的操作…

达梦(DM8)数据库表空间的备份与还原(联机备份) 四

一、表空间的备份 1、备份表空间的命令操作 backup tablespace main backupset /home/dmdba/dmdata/DAMENG/bak/full_back_01 ; 2、检查表空间的备份文件 select sf_bakset_check(disk,/home/dmdba/dmdata/DAMENG/bak/full_back_01); 二、表空间的还原 1、修改表空间位脱机…

qt pro文件常用配置

概述 记录一下常用的项目pro文件的一些常用配置 常用配置 QT core gui concurrent#添加concurrent并行处理模块 CONFIG windeployqt#打包部署&#xff0c;项目->构建步骤->Make参数 添加windeployqt&#xff0c;编译自动打包greaterThan(QT_MAJOR_VERSION, 4):…

计网入门还没到放弃

TCP报文段格式 源端口&#xff1a;标识报文的返回地址 目的端口&#xff1a;指明计算机上的应用程序接口 序号&#xff1a;通过SYN包传给接收端主机&#xff0c;每传送一次就1&#xff0c;用来解决网络包乱序的问题。 确认号&#xff1a;期望下一次收到的数据的序列号&#xff…

WMS可以为制造企业解决什么问题?

在快速变化、高度竞争的制造业环境中&#xff0c;仓库不仅是储存物料的地方&#xff0c;更是企业运营的“心脏”。然而&#xff0c;随着业务的扩展和产品种类的增多&#xff0c;仓库管理变得越来越复杂&#xff0c;传统的管理方式已经难以满足现代企业的需求。这时&#xff0c;…

舆论中心的《黑神话:悟空》:人们总希望,这只猴子能打破些什么

距离《黑神话&#xff1a;悟空》上线还有60天。外界关于游戏的争议有很多&#xff0c;但游戏科学却很少出来回应什么。 6月9日&#xff0c;博主兲虎发文称&#xff0c;《黑神话&#xff1a;悟空》之所以在发布宣传视频后&#xff0c;一直遭受到所谓性别歧视的攻击与污蔑&#…

Java项目毕业设计:基于springboot+vue的幼儿园管理系统

数据库:MYSQL5.7 **应用服务:Tomcat7/Tomcat8 使用框架springbootvue** 项目介绍 管理员&#xff1b;首页、个人中心、用户管理、教师管理、幼儿信息管理、班级信息管理、工作日志管理、会议记录管理、待办事项管理、职工考核管理、请假信息管理、缴费信息管理、幼儿请假管理…

企业运维六边形战士 质量稳定 效率为王

随着信息化的不断深入和扩展&#xff0c;企业IT系统的复杂性和设备多样性日益增加。为了保障业务的高可用性和连续性&#xff0c;企业需要一个全面、高效、智能的一体化运维管理平台。在用户市场的推动下&#xff0c;LinkSLA智能运维管家展现出【六边形战士】的优质属性&#x…

金融科技在智能投研领域的应用与前景

随着科技的飞速发展&#xff0c;金融科技&#xff08;FinTech&#xff09;正逐步渗透到金融行业的各个细分领域&#xff0c;其中智能投研领域作为金融科技的重要应用之一&#xff0c;正展现出巨大的潜力和广阔的前景。智能投研利用大数据、人工智能&#xff08;AI&#xff09;等…

中学政史地杂志中学政史地杂志社中学政史地编辑部2024年第4期目录

每月时政 时政要闻&#xff08;2024年3月&#xff09; 李伟; 3-4 热点聚焦 全面加强基础设施建设,积极扩大有效投资 刘华; 5-7《中学生政史地》投稿&#xff1a;cn7kantougao163.com 蒙古国努力应对冰雪灾害 张仁杰; 8-10 复习指导 高中政治经济全球化内容复习…

用友 U8 应收科目设置

知识点&#xff1a;应收科目设置 问题描述&#xff1a;应收款管理-设置-科目设置下的基本科目、控制科目、对方科目及结算科目如何使用&#xff1f; 解决方案&#xff1a; 1、 基本科目 在基本科目中可以定义应收系统凭证制单所需要的基本科目&#xff1a;应收科目、预收科…

费控4.0全面解决方案从源头破解企业费用管理痛点

随着企业数字化变革的加速&#xff0c;费控报销正处于最具有发展潜力的细分赛道&#xff0c;且无疑是具有 “长坡厚雪”属性的投资标的。但回归企业管理视角&#xff0c;作为一个用于企业非生产性费用管理的管理工具&#xff0c;费控报销平台的评判标准只有两个&#xff1a;好不…

2024软件设计师笔记之考点版(一考就过):1-10

软件设计师之一考就过:成绩版 考点1:CPU、指令 真题1:CPU 执行算术运算或逻辑运算时,常将源操作数和结果暂存在(累加器(AC))中。 真题2:在程序的执行过程中,Cache与主存的地址映射是由(硬件自动)完成的。 真题3:计算机执行程序时,内存分为静态数据区、代码区、…

GD32 MCU的选项字节是什么?

GD32 MCU的选项字节是什么&#xff0c;有什么功能呢&#xff1f;选项字节被误篡改如何回复&#xff1f; 读者朋友们是否会有以上的疑问&#xff0c;首先我们先为大家介绍选项字节是什么以及选项字节的功能。 以GD32F30X系列MCU为例&#xff0c;其选项字节说明如下表所示&…

数据结构需要每个都具体实现吗?

在开始前刚好我有一些资料&#xff0c;是我根据网友给的问题精心整理了一份「数据结构的资料从专业入门到高级教程」&#xff0c; 点个关注在评论区回复“666”之后私信回复“666”&#xff0c;全部无偿共享给大家&#xff01;&#xff01;&#xff01;用c的stl能刷算法题是不…

第3章 小功能大用处-事务与Lua

为了保证多条命令组合的原子性&#xff0c;Redis提供了简单的事务功能以及集成Lua脚本来解决这个问题。 首先简单介绍Redis中事务的使用方法以及它的局限性&#xff0c;之后重点介绍Lua语言的基本使用方法&#xff0c;以及如何将Redis和Lua脚本进行集成&#xff0c;最后给出Red…

HarmonyOS应用开发——Hello World

下载 HUAWEI DevEco Studio: https://developer.harmonyos.com/cn/develop/deveco-studio/#download 同意&#xff0c;进入配置页面&#xff1a; 配置下载源以及本地存放路径&#xff0c;包括nodejs和ohpm: 配置鸿蒙SDK路径&#xff1a; 接受协议&#xff1a; 确认无误后&#…

SpringBoot异常处理

一、自定义错误页面 SpringBoot默认的处理异常的机制&#xff1a;SpringBoot 默认的已经提供了一套处理异常的机制。一旦程序中出现了异常 SpringBoot 会向/error 的 url 发送请求。在 springBoot 中提供了一个叫 BasicErrorController 来处理/error 请求&#xff0c;然后跳转…

C++11基础

一、C11简介 在2003年C标准委员会曾经提交了一份技术勘误表(简称TC1)&#xff0c;使得C03这个名字已经取代了 C98称为C11之前的最新C标准名称。不过由于C03(TC1)主要是对C98标准中的漏洞 进行修复&#xff0c;语言的核心部分则没有改动&#xff0c;因此人们习惯性的把两个标准合…