JVM 即 Java Virtual Machine,中文名为 Java虚拟机。

一般情况下

  • C/C++ 程序,编译成二进制文件后,就可以直接执行了;
  • Java 需要使用 javac 编译成 .class 文件,还需要使用 Java 命令去主动执行它。JVM 就是识别 .class 后缀的文件,并且能够解析它的指令,最终调用操作系统上的函数。

Java 是一门抽象程度特别高的语言,提供了自动内存管理等一系列的特性。这些特性直接在操作系统上实现是不太可能的。而且有了 JVM 这个抽象层之后,Java 就可以实现跨平台了。Java 跨平台的意义在于一次编译,处处运行。而C/C++程序则需要对应不同的平台、架构分别编译成二进制文件。 现在的一些 JVM 的扩展语言,比如 Clojure、JRuby、Groovy 等,编译到最后都是 .class 文件,Java 语言的维护者,只需要控制好 JVM 这个解析器,就可以将这些扩展语言无缝的运行在 JVM 之上了。

从官网截取几张图来理解 JVM:

JVM JRE JDK的关系

JVM不能单独搞定 class 的执行,它还需要一个基本的类库,比如怎么操作文件、怎么连接网络等。JVM加上这些基础类库,就组成
了 Java 的运行时环境,也就是我们常说的 JRE(Java Runtime Environment)。

另外Java的开发者非常慷慨的实现了一些开发的工具,比如 javac、java、jar 等,是 Java 开发的核心。JRE加上这些工具就组成了 JDK(Java Development Kit))。

JVM 分块概述

  • 运行时数据区 (Runtime Data Areas):分为五大区域,方法区(Method Area)、堆(Heap)、虚拟机栈(Virtual Machine Stacks)、程序寄存器(Program Counter Registers)、本地方法栈(Native Method Stacks)
  • 类加载器 (ClassLoader):负责加载程序中的类和接口
  • 执行引擎 (Execution Engine):通过类装载器装载的,被分配到JVM的运行时数据区的字节码会被执行引擎执行
  • 垃圾收集 (Garbage Collect): 自动管理内存并进行垃圾回收

JVM 的不同实现

广义上来讲,JVM 是一种规范,Java发展的过程中产生了很多 VM 实现,我们现在最常用的 HotSpot VM。

下面表格是目前常见的 JVM 实现

虚拟机名称介绍
HotSpotOracle JDK和OpenJDK都使用HotSpot VM的相同核心
JRockitJRockit 也属 Oracle,目前为止 Oracle 一直在推进与 HotSpot 融合互补(大致上是在HotSpot的基础上,移植JRockit的优秀特性)
Azul Zulu由Azul Systems根据HostPot为基础改进的高性能低延迟的JVM(最初针对专有硬件Vega系统,2010年发布了Zing VM面向通用x86平台)
OpenJ9是IBM开发的高度模块化的JVM,目前已经捐献给Eclipse基金会
GraalVM基于HotSpot / OpenJDK,它具有多语言功能,可以透明地混合和匹配支持的语言。

更多的JVM实现方案请查看 List of Java virtual machines - Wikipedia

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