字节码(Byte-code)是一种包含执行程序,由一序列 op 代码/数据对组成的二进制文件,是一种中间码。
我们平常说的java字节码,指的是用java语言编译成的字节码。准确的说任何能在JVM平台上执行的字节码格式都是一样的,所以应该统称为JVM字节码。不同语言、不同的编译器可以编译出相同的字节码,字节码文件也可以在不同的JVM上运行(Linux平台、windows平台等)。
Java虚拟机与Java语言并没有必然的联系,它只与特定的二进制文件格式–Class文件格式所关联,Class文件中包含了Java虚拟机指令集(或者成为字节码,Bytecodes)和符号表,还有一些其他辅助信息。
虚拟机(Virtual Machine)就是一台虚拟的计算机,是一款软件,用来执行一些列虚拟计算机指令。虚拟机可分为以下两类:
系统虚拟机:对物理计算机的仿真,提供可运行完整操作系统的软件平台。如visual box程序虚拟机:专门为执行单个计算机程序而设计,典型代表是java虚拟机,在java虚拟机中执行的指令我们称为java字节码指令。无论是系统虚拟机还是程序虚拟机,在上面运行的软件都被限制于虚拟机提供的资源中。
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,(JVM,java virtual machine)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,导出运行;自动内存管理;自动垃圾回收功能
JVM的位置
从java文件编译成class文件,需要前端编译器,如javac。
HotSpot VM是目前市面上高性能虚拟机的代表之一,它采用解释器与即时编译器并存的架构。
java代码通过前端编译器编译成字节码,通过后端编译器(JIT)编译成机器指令。
java编译器输入的指令流基本上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。这两种架构的特点:
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分配;指令流中的指令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:比如传统的PC以及Android的Davlik虚拟机;指令集架构则完全依赖硬件,可移植性差;性能优秀和执行更高效;花费更少的指令去完成一项操作;在大部分情况下,基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令,二地址指令和三地址指令为主,而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主。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,实现同样的功能需要更多的指令。
栈:跨平台性,指令集小,指令多;执行性能比寄存器差。
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来指定的。
有如下几种情况:
程序正常执行结束程序在执行过程中遇到异常或错误而异常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java安全管理器也允许这次exit或halt操作除此之外,JNI(java native interface)规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载java虚拟机时,java虚拟机退出的情况JDK默认的虚拟机,从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用,名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术:
通过计数器找到最具编译价值的代码,触发即时编译或栈上替换通过编译器与解释器协同工作,在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡学习来源:尚硅谷2020最新版宋红康JVM教程
