简述

垃圾收集机制

​ 垃圾收集机制为我们打理了很多繁琐的工作，大大提高了开发的效率，但是，垃圾收集也不是万能的，懂得JVM内部的内存结构、工作机制，是设计高扩展性应用和诊断运行时问题的基础，也是Java工程师进阶的必备能力。

JAVA虚拟机--跨语言平台

​ Java虚拟机根本不关心运行在其内部的程序到底是使用何种语言编写的，它只关心字节码文件。也就是说Java虚拟机拥有语言无关性，并不会单纯地与语言“终身绑定”，只要其他编程语言的编译结果满足并包含Java虚拟机的内部指令集、符号表以及其他的辅助信息，他就是一个有效的字节码文件，就能够被虚拟机所识别并装载运行。

最大的特点

• 一次编译，到处运行
• 自动内存管理
• 自动垃圾回收

Java 编译过程（编译原理）

1. 词法分析
2. 语法分析
3. 语法/抽象语法树
4. 注解抽象语法树
5. 字节码生成器

基于栈与基于寄存器的两种指令集架构区别

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都是零地址指令，其执行过程依赖于操作栈。指令集更小，编译器更容易实现。
• 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Andriod的Davlik虚拟机。
• 指令集架构则完全依赖硬件，可以执行差
• 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是一地址指令、二地址指令和三地址指令为主，而基于展示架构的指令集却是以零地址指令为主

JVM的生命周期

虚拟机的启动

Java虚拟机的启动是通过 引导类加载器 创建一个初始类来完成的，这个类是由虚拟机的具体实现指定的

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会运行，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

• 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
• 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hale操作
• 除此之外，JNI 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

JVM发展历程

• Sun Classic VM
  • 世界上第一款商用虚拟机
  • 虚拟机内部只提供解释器
  • 解释器和编译器不能协同工作（JIT）
  • 现在HotSpot内置了此虚拟机
• Exact VM
  • Exact Memory Management 准确式内存管理
    • 虚拟机可以知道内存中某个 具体位置的数据具体是什么类型
  • 具备现代高性能虚拟机的雏形
    • 热点探测
    • 编译器与解释器混合工作模式
  • 只在Solaris平台短暂使用，最终被HotSpot替代
• HotSpot VM
  • HotSpot占有绝对的市场地位
  • 其名称指的就是热点代码探测技术
    • 通过计数器找到最具编译价值代码，触发即时编译或栈上替换
    • 通过编译器和解释器协同工作，在最优化的程序 响应时间与最佳执行性能中取得平衡
• JRockit
  • 专注于服务端应用
    • 它不关注程序启动速度，因此其内部不包含解析器实现，全部代码都靠及时编译器编译后执行
  • JRockit JVM是世界上最快的JVM
    • 显著性能提高与硬件成本减少
  • 全面的JAva运行时解决方案组合
    • JRockit面向延迟敏感型应用的解决方案 JRockit Real TIme提供以毫秒或微妙 级的JVM响应时间，适合财务、军事指挥 、电信网络的需要
    • MissionControl服务套件，他是一组以 极低的开销来监控、管理和分析生产环境 中的应用程序的工具
• J9
  • 三大商用虚拟机之一
  • 号称时间上最快的Java虚拟机
  • 广泛应用于IBM的各种Java产品
• KVM和CDC/CLDC HotSpot
  • 在Java ME产品线上的虚拟机
  • 目前移动领域地位尴尬
  • KVM简单、轻量、高度可移植，在面向更低端的设备上还维持自己的一片市场
• Azul VM
  • 与特定平台绑定，软硬件配合的专有虚拟机
  • 每个Azul VM实例都可以管理少数十个CPU和数百GB内存的硬件资源，并提供在巨大内存范围内实现可控的GC时间的垃圾收集器、转悠硬件优化的线程调度等优特性
• LIquid VM
  • 不需要操作系统支持，也与特定平台绑定，软硬件配合
• Apache Harmony
  • 被Sun打压的可怜儿
  • 他的Java类库代码吸纳进了Andriod SDK
• Microsoft VM
  • 被Sun指控后被抹杀的可怜儿
  • 在IE3浏览器中支持JAva Applets， 开发了Microsoft JVM
  • 只能在window平台下运行，但是当时性能最好的Java VM
• TaobaoJVM
  • 基于OpenJDK 开发自己的定制版本AlibabaJDK，简称AJDK，是整个阿里 Java体系的基石
  • 基于OpenJDK Hotspot VM 发布国内的第一个优化，深度定制且开源的高性能服务器版Java虚拟机
    • 创新的GCIH技术实现了off-heap
    • GCIH中的对象还能够在多个JAva虚拟机进程中实现共享
    • 使用crc32指令实现 JVM intrinsic 降低 JNI 的调用开销
    • PMU hardware 的 Java profiling tool 和诊断协助功能
    • 针对大数据场景的ZenGC
  • 应用在阿里产品性能高，硬件严重依赖intel的cpu，损失了兼容性，但提高了性能
• Graal VM
  • 还在开发中
  • 跨语言全栈虚拟机