JavaVirtualMachine从入门到精通 JVM上篇：内存与垃圾回收篇 01 JVM与Java体系结构 10 JVM发展历程

╰+攻爆jí腚メ 2024-03-22 14:05 12阅读 0赞

### JavaVirtualMachine从入门到精通 ###

#### 文章目录 ####

*   *  JavaVirtualMachine从入门到精通
     *   *  JVM上篇：内存与垃圾回收篇
         *  01 JVM与Java体系结构
         *   *  10 JVM发展历程
             *   *  10.1 Sun Classic VM
                 *  10.2 Exact VM
                 *  10.3 SUN公司的Hotspot VM
                 *  10.4 BEA 的JRockit
                 *  10.5 IBM的J9
                 *  10.6 KVM和CDC/CLDC Hotspot
                 *  10.7 Azul VM
                 *  10.8 Liquid VM
                 *  10.9 Apache Harmory
                 *  10.10 Microsoft JVM
                 *  10.11 Taobao JVM
                 *  10.12 Dalvik VM
                 *  10.13 其他JVM
                 *  10.14 Graal VM

[【尚硅谷宋红康JVM全套教程（详解java虚拟机）】 ][JVM_java_]

![在这里插入图片描述][34ae1045851f4cb2b79b3451240989ef.png_pic_center]

#### JVM上篇：内存与垃圾回收篇 ####

#### 01 JVM与Java体系结构 ####

##### 10 JVM发展历程 #####

###### 10.1 Sun Classic VM ######

早在1996年Java1.0版本的时候，Sun公司发布了一款名为Sun Classic VM的Java虚拟机，它同时也是世界上第一款商用Java虚拟机，JDK1.4时完全被淘汰。

这款虚拟机内部只提供解释器。【甚至没有即时编译器JIT】

如果使用JIT编译器，就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器，JIT就会接管虚拟机的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作。【只能二选一】

现在hotspot内置了此虚拟机。

###### 10.2 Exact VM ######

为了解决上一个虚拟机问题，jdk1.2时，sun提供了此虚拟机。

Exact Memory Management:准确式内存管理

*  也可以l叫Non-Conservative/Accurate Memory Management
 *  虚拟机可以知道内存中某个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，其他平台上还是classic vm

*  英雄气短，终被Hotspot虚拟机替换

###### 10.3 SUN公司的Hotspot VM ######

*  HotSpot历史
    
     *  最初由一家名为“Longview Technologies"的小公司设计
     *  1997年，此公司被sun收购：2009年，sun公司被甲骨文收购。
     *  JDK1.3时，HotSpot VM成为默认虚拟机。
 *  目前Hotspot占有绝对的市场地位，称霸武林。
    
     *  不管是现在仍在广泛使用的JDK6,还是使用比例较多的JDK8中，默认的虚拟机都是HotSpot
     *  Sun/Oracle JDK和OpenJDK的默认虚拟机
     *  因此本课程中默认介绍的虚拟机都是HotSpot,相关机制也主要是指HotSpot的GC机制。（比如其他两个商用虚拟机都没有方法区的概念）。
 *  在服务器、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

###### 10.4 BEA 的JRockit ######

*  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。
 *  大量的行业基准测试显示，JRockit JVM是世界上最快的JVM
    
     *  使用JRockit产品，客户己经体验到了显著的性能提高（一些超过了70%）和硬件成本的减少（达50%）。
 *  优势：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提供以毫秒或微秒级的响应时间，适合财务、军事指挥、电信网络的需要
     *  MissionControl服务套件，它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。
        
        官网：[https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/tools/\#JMC][https_www.oracle.com_java_technologies_downloads_tools_JMC]
        
        ![在这里插入图片描述][cf15c04240284984a758d934b2d54cb7.png_pic_center]
 *  2008年，BEA被Oracle收购。
 *  Oracle表达了整合两大优秀虚拟机的工作，大致在JDK8中完成。整合的方式是在HotSpot的基础上，移植JRockit的优秀特性。
 *  高斯林：目前就职于谷歌，研究人工智能和水下机器人

###### 10.5 IBM的J9 ######

*  全称：IBM Technology for Java virtual Machine,简称IT4J,内部代号：J9。
 *  市场定位与HotSpot接近，服务器端、桌面应用、嵌入式等多用途VM
 *  广泛用于IBM的各种Java产品。
 *  目前，有影响力的三大商用服务器之一，也号称是世界上最快的Java虚拟机。。
 *  2017年左右，IBM发布了开源J9 VM,命名为OpenJ9,交给Eclipse基金会管理，也称为Ecilpse OpenJ9

###### 10.6 KVM和CDC/CLDC Hotspot ######

*  Oracle在Java ME产品线上的两款虚拟机为：CDC/CLDC HotSpot Implementation VM
 *  KVM(Kilobyte)是CLDC-HI早期产品
 *  目前移动领域地位尴尬，智能手机被Android和iOS二分天下。
 *  KVM简单、轻量、高度可移植，面向更低端的设备上还维持自己的一片市场
    
     *  智能控制器、传感器
     *  老年手机、经济欠发达地区的功能手机
 *  所有的虚拟机的原则：一次编译，到处运行。

###### 10.7 Azul VM ######

*  前面三大“高性能Java虚拟机”使用在通用硬件平台上
 *  这里Azul VM和BEA Liquid VM是与特定硬件平台绑定、软硬件配合的专有虚拟机
    
     *  高性能Java虚拟机中的战斗机。
 *  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、专有硬件优化的线程调度等优秀特性。
 *  2010年，Azul Systems公司开始从硬件转向软件，发布了自己的Zing JVM,可以在通用x86平台上提供接近于Vega系统的特性。

###### 10.8 Liquid VM ######

*  高性能Java虚拟机中的战斗机。
 *  BEA公司开发的，直接运行在自家Hypervisor 系统上
 *  Liquid VM即是现在的JRockit VE(virtual Editilon),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，如线程调度、文件系统、网络支持等。
 *  随着JRockit虚拟机终止开发，Liquid VM项目也停止了。

###### 10.9 Apache Harmory ######

Apache也曾经推出过与JDK1.5和JDK1.6兼容的Java运行平台Apache Harmony.

它是IBM和Intel联合开发的开源JVM,受到同样开源的OpenJDK的压制，Sun坚决不让Harmony获得JCP认证，最终于2011年退役，IBM转而参与OpenJDK

虽然目前并没有Apache Harmony被大规模商用的案例，但是它的Java类库代码吸纳进了Android SDK。

###### 10.10 Microsoft JVM ######

微软为了在IE3浏览器中支持Java Applets,开发了Microsoft JVM。

只能在window平台下运行。但确是当时Windows下性能最好的Java VM。

1997年，Sun以侵犯商标、不正当竞争罪名指控微软成功，赔了sun很多钱。微软在WindowsXP SP3中抹掉了其VM。现在windows上安装的jdk都是HotSpot。

![在这里插入图片描述][29c8311e4dc84386acd61d7e9a2a52c6.png_pic_center]

###### 10.11 Taobao JVM ######

由AliJVM团队发布。阿里，国内使用Java最强大的公司，覆盖云计算、金融、物流、电商等众多领域，需要解决高并发、高可用、分布式的复合问题。有大量的开源产品。

*  基于OpenJDK开发了自己的定制版木AlibabaJDK,简称AJDK。是整个阿里Java体系的基石。
 *  基于OpenJDK HotSpot VM发布的国内第一个优化、深度定制且开源的高性能服务器版Java虚拟机。
    
     *  创新的GCIH(GC invi3 ible heap)技术实现了off-heap,即将生命周期较长的Java对象从heap中移到heap之外，并且GC不能管理GCIH内部的Java对象，以此达到降低GC的回收频率和提升GC的回收效率的目的
     *  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

taobao vm应用在阿里产品上性能高，硬件严重依赖intel的cpu,损失了兼容性，但提高了性能

*  目前已经在淘宝、天猫上线，把Oracle官方JVM版木全部替换了

###### 10.12 Dalvik VM ######

谷歌开发的，应用于Android.系统，并在Android2.2中提供了JIT,发展迅猛。

Dalvik VM只能称作虚拟机，而不能称作“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

基于寄存器架构，不是jvm的栈架构。

执行的是编译以后的dex(Dalvik Executable)文件。执行效率比较高。

> Android APK 重命名为zip 格式后，对其进行解压，即可得到 dex 格式文件
> 
> ![在这里插入图片描述][3215cdaa3ed0449f95b66c4c71d44d85.png_pic_center]

*  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。

Android5.0使用支持提前编译(Ahead of Time Compication,AOT)的ART VM替换Dalvik VM。

###### 10.13 其他JVM ######

Java Card VM、Squawk VM、JavaInJava、Maxine VM、Jikes RVM、IKVM.NET、Jam VM、Cacao VM、Sable VM、Kaffe、Jelatine JVM、Nano VM、MRP、Moxie JVM

具JVM的内存结构，其实取决于其实现，不同厂商的JVM,或者同一厂商发布的不同版本，都有可能存在一定差异。本套课程主要以Oracle HotSpot VM为默认虚拟机。

###### 10.14 Graal VM ######

2018年4月，Oracle Labs公开了Graal VM,号称"Run Programs Faster Anywhere",勃勃野心。

与l995年java的”write once,run anywhere"遥相呼应。

Graal VM在HotSpot VM基础上增强而成的跨语言全栈虚拟机，可以作为“任何语言“的运行平台使用。语言包括：Java、Scala、Groovy、Kotlin；C、C++、JavaScript、Ruby、Python、R等

支持不同语言中混用对方的接口和对象，支持这些语言使用己经编写好的本地库文件

工作原理是将这些语言的源代码或源代码编译后的中间格式，通过解释器转换为能被Graal VM接受的中间表示。Graal VM提供Truffle工具集快速构建面向一种新语言的解释器。在运行时还能进行即时编译优化，获得比原生编译器更优秀的执行效率。

如果说HotSpot有一天真的被取代，Graal VM希望最大。但是Java的软件生态没有丝毫变化。

![在这里插入图片描述][8c6364f00f0a4a3f9e41b6ad534c550f.png_pic_center]

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