JVM引入

虚拟机与 JVM

虚拟机（Virtual Machine），就是一台虚拟的计算机。它是一款软件，用来执行一系列的虚拟计算机指令。

虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机：

• Visual Box、VMware 就属于系统虚拟机，它们完全是对物理计算机的仿真，提供了一个可与逆行的完整操作系统的软件平台。
• 程序虚拟机的经典代表就是Java虚拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在Java虚拟机中执行的指令我们称为Java字节码指令。
• 在虚拟机上运行的软件都被限制于虚拟机提供的资源中。

上面把JVM叫做Java虚拟机其实并不是特别合适，因为现如今不只有Java可以使用JVM，如Kotlin、Groovy这些，都可以编译为字节码文件（所有语言编译后的JVM字节码文件均遵循JVM规范），在JVM上运行。

这也是Java为什么是跨平台语言的原因，因为字节码是统一的

JVM

JVM 的作用

Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境，负责装在字节码到其内部，解释/编译为对应平台的机器指令执行。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 的整体结构

• HotSpot VM 是目前市面上的高性能虚拟机代表作之一，下图为 HotSpot VM 的内存结构
• 它采用解释器与即时编译器并存的架构

Java 代码执行流程

执行流程就是我们上面简单提到过的

1. Java 编译器编译 Java 源码，生成字节码文件
2. 字节码文件载入 JVM
3. JVM 将字节码编译为 机器码执行
   

JVM 指令集架构

为满足跨平台性的设计，Java 的指令集都是根据栈来设计的。

不同平台的 CPU 架构不同，所以不能设计为基于寄存器的。这样做的优点是：跨平台，指令集小，编译器容易实现，也带来了缺点：性能下降，实现同样的功能需要更多的指令

JVM 生命周期

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，这个类是有虚拟机的具体实现指定的。

虚拟机的执行

• 一个与运行中的 Java 虚拟机有着一个清晰的任务：执行 Java 程序。

• 程序开始执行时他才运行，程序结束时他就停止。

• 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。

虚拟机的退出

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了异常或错误而异常终止
• 操作系统出现错误导致 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 虚拟机的退出情况