【深入Java虚拟机JVM 02】常见Java虚拟机概述

桃扇骨 2022-02-27 10:58 386阅读 0赞

**目录**

1.1　Sun Classic/Exact VM

1.2　Sun HotSpot VM

1.3　Sun Mobile-Embedded VM/Meta-Circular VM

1.4 BEA JRockit/IBM J9 VM

1.5 Azul VM/BEA Liquid VM

1.6 Apache Harmony/Google Android Dalvik VM

1.7 Microsoft JVM及其他

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说明：文章所有内容均摘自《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第二版）》

# 1.1　Sun Classic/Exact VM #

Classic VM是世界上第一款商用Java虚拟机。这款虚拟机只能使用纯解释器方式来执行Java代码，如果要使用JIT编译器，就必须进行外挂。但是假如外挂了JIT编译器，JIT编译器就完全接管了虚拟机的执行系统，解释器便不再工作了。此时解释器和编译器不能配合工作。

Exact VM的虚拟机，它的执行系统已经具备现代高性能虚拟机的雏形：如两级即时编译器、编译器与解释器混合工作模式等。Exact VM因它使用准确式内存管理（Exact Memory Management，也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management）而得名，即虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。

# 1.2　Sun HotSpot VM #

HotSpot VM既继承了Sun之前两款商用虚拟机的优点（如前面提到的准确式内存管理），也有许多自己新的技术优势，如它名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术，HotSpot VM的热点代码探测能力可以通过执行计数器找出最具有编译价值的代码，然后通知JIT编译器以方法为单位进行编译。如果一个方法被频繁调用，或方法中有效循环次数很多，将会分别触发标准编译和OSR（栈上替换）编译动作。通过编译器与解释器恰当地协同工作，可以在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡，而且无须等待本地代码输出才能执行程序，即时编译的时间压力也相对减小，这样有助于引入更多的代码优化技术，输出质量更高的本地代码。

# 1.3　Sun Mobile-Embedded VM/Meta-Circular VM #

Sun公司所研发的虚拟机可不仅有前面介绍的服务器、桌面领域的商用虚拟机，除此之外，Sun公司面对移动和嵌入式市场，也发布过虚拟机产品，另外还有一类虚拟机，在设计之初就没抱有商用的目的，仅仅是用于研究、验证某种技术和观点，又或者是作为一些规范的标准实现。

**Sun公司发布的其他Java虚拟机有：**  
**（1）KVM**  
KVM中的K是“Kilobyte”的意思，它强调简单、轻量、高度可移植，但是运行速度比较慢。在Android、iOS等智能手机操作系统出现前曾经在手机平台上得到非常广泛的应用。

**（2）CDC/CLDC HotSpot Implementation**  
CDC/CLDC全称是Connected（Limited）Device Configuration，在JSR-139/JSR-218规范中进行定义，它希望在手机、电子书、PDA等设备上建立统一的Java编程接口，而CDC-HI VM和CLDC-HI VM则是它们的一组参考实现。CDC/CLDC是整个Java ME的重要支柱，但从目前Android和iOS二分天下的移动数字设备市场看来，在这个领域中，Sun的虚拟机所面临的局  
面远不如服务器和桌面领域乐观。

**（3）Squawk VM**  
Squawk VM由Sun公司开发，运行于Sun SPOT（Sun Small Programmable Object Technology，一种手持的WiFi设备），也曾经运用于Java Card。这是一个Java代码比重很高的嵌入式虚拟机实现，其中诸如类加载器、字节码验证器、垃圾收集器、解释器、编译器和线程调度都是Java语言本身完成的，仅仅靠C语言来编写设备I/O和必要的本地代码。

**（4）JavaInJava**  
JavaInJava是Sun公司于1997年～1998年间研发的一个实验室性质的虚拟机，从名字就可以看出，它试图以Java语言来实现Java语言本身的运行环境，既所谓的“**元循环”**（Meta-Circular，是指使用语言自身来实现其运行环境）。它必须运行在另外一个宿主虚拟机之上，内部没有JIT编译器，代码只能以解释模式执行。在20世纪末主流Java虚拟机都未能很好解决性能问题的时代，开发这种项目，其执行速度可想而知。

**（5）Maxine VM**  
Maxine VM和上面的JavaInJava非常相似，它也是一个几乎全部以Java代码实现（只有用于启动JVM的加载器使用C语言编写）的元循环Java虚拟机。它有先进的JIT编译器和垃圾收集器（但没有解释器），可在宿主模式或独立模式下执行，其执行效率已经接近了HotSpot Client VM的水平。

\-----------------------------------分界线：1.4.1-1.4.3说虚拟机均为SUN公司研发的---------------------------------------------------

# 1.4 BEA JRockit/IBM J9 VM #

**JRockit VM**曾经号称“世界上速度最快的Java虚拟机”（广告词，貌似J9 VM也这样说过），它是BEA公司在2002年从Appeal Virtual Machines公司收购的虚拟机。BEA公司将其发展为一款专门为服务器硬件和服务器端应用场景高度优化的虚拟机，由于专注于服务器端应用，它可以不太关注程序启动速度，因此JRockit内部不包含解析器实现，全部代码都靠即时编译器编译后执行。除此之外，JRockit的垃圾收集器和MissionControl服务套件等部分的实现，在众多Java虚拟机中也一直处于领先水平。

**IBM J9 VM**是IBM公司目前主力发展的Java虚拟机。与BEA JRockit专注于服务器端应用不同，IBMJ9的市场定位与Sun HotSpot比较接近，它是一款设计上从服务器端到桌面应用再到嵌入式都全面考虑的多用途虚拟机，J9的开发目的是作为IBM公司各种Java产品的执行平台，它的主要市场是和IBM产品（如IBM WebSphere等）搭配以及在IBM AIX和z/OS这些平台上部署Java应用。

# 1.5 Azul VM/BEA Liquid VM #

我们平时所提及的“高性能Java虚拟机”一般是指HotSpot、JRockit、J9这类在通用平台上运行的商用虚拟机，但其实Azul VM和BEA Liquid VM这类特定硬件平台专有的虚拟机才是“高性能”的武器。

**Azul VM**是Azul Systems公司在HotSpot基础上进行大量改进，运行于Azul Systems公司的专有硬件Vega系统上的Java虚拟机，每个Azul VM实例都可以管理至少数十个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、为专有硬件优化的线程调度等优秀特性。

**Liquid VM**即是现在的JRockit VE（Virtual Edition），它是BEA公司开发的，可以直接运行在自家Hypervisor系统上的JRockit VM的虚拟化版本，Liquid VM不需要操作系统的支持，或者说它自己本身实现了一个专用操作系统的必要功能，如文件系统、网络支持等。由虚拟机越过通用操作系统直接控制硬件可以获得很多好处，如在线程调度时，不需要再进行内核态/用户态的切换等，这样可以最大限度地发挥硬件的能力，提升Java程序的执行性能。

# 1.6 Apache Harmony/Google Android Dalvik VM #

Harmony VM和Dalvik VM只能称做“虚拟机”，而不能称做“Java虚拟机”，但是这两款虚拟机（以及所代表的技术体系）对最近几年的Java世界产生了非常大的影响和挑战，甚至有些悲观的评论家认为成熟的Java生态系统有崩溃的可能。

**Apache Harmony**是一个Apache软件基金会旗下以Apache License协议开源的实际兼容于JDK 1.5和JDK 1.6的Java程序运行平台，这个介绍相当拗口。它包含自己的虚拟机和Java库，用户可以在上面运行Eclipse、Tomcat、Maven等常见的Java程序，但是它没有通过TCK认证。如果一个公司要宣布自己的运行平台“兼容于Java语言”，那就必须要通过TCK（Technology Compatibility Kit）的兼容性测试。Apache基金会曾要求Sun公司提供TCK的使用授权，但是一直遭到拒绝，直到Oracle公司收购了Sun公司之后，双方关系越闹越僵，最终导致Apache愤然退出JCP（Java Community Process）组织，这是目前为止Java社区最严重的一次“分裂”。

**Dalvik VM**是Android平台的核心组成部分之一，它的名字来源于冰岛一个名为Dalvik的小渔村。Dalvik VM并不是一个Java虚拟机，它没有遵循Java虚拟机规范，不能直接执行Java的Class文件，使用的是寄存器架构而不是JVM中常见的栈架构。但是它与Java又有着千丝万缕的联系，它执行的dex（Dalvik Executable）文件可以通过Class文件转化而来，使用Java语法编写应用程序，可以直接使用大部分的Java API等。

# 1.7 Microsoft JVM及其他 #

在十几年的Java虚拟机发展过程中，除去上面介绍的那些被大规模商业应用过的Java虚拟机外，还有许多虚拟机是不为人知的或者曾经“绚丽”过但最终湮灭的。其他在本节中没有介绍到的Java虚拟机还有（当然，应该还有很多笔者所不知道的）：  
JamVM.  
cacaovm.  
SableVM.  
Kaffe.  
Jelatine JVM.  
NanoVM.  
MRP.  
Moxie JVM.  
Jikes RVM.