JVM与Java体系结构

1. Java生态圈

  • Groovy、Scala、JRuby、Kotlin等都是Java平台的一部分
  • 第三方开源软件和框架
  • Java拥有全世界最多的技术拥护者和开源社区的支持,从桌面应用软件、嵌入式开发到企业级应用、后台服务器、中间件等都可以看到Java的身影

2. Java跨平台的语言

JVM与Java体系结构

3. JVM跨语言的平台

JVM与Java体系结构

4. 虚拟机

所谓虚拟机(Virtual Machine),就是一台虚拟的计算机,它是一款软件,用来执行一系列虚拟计算机指令。可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。

  • Visual Box和VMware属于系统虚拟机,完全是对物理计算机的仿真,提供了一个可运行完整操作系统的软件平台。
  • 程序虚拟机的典型代表就是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称之为Java字节码指令。

5. Java虚拟机特点

  • 一次编译,到处运行
  • 自动内存管理
  • 自动垃圾回收

6. JVM的位置

JVM与Java体系结构
JVM运行在操作系统之上,与硬件没有直接的交互。
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7. JVM的整体结构

JVM与Java体系结构

8. Java代码执行流程

JVM与Java体系结构
JVM与Java体系结构
注:操作系统只能执行机器指令

9. JVM架构模型

Java编译器输入的指令流是一种基于栈的指令集架构,另一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构。
两种架构之间的区别:

  • 基于栈式架构的特点
    • 设计和实现简单,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,编译器容易实现
    • 不需要硬件支持,可以执行更好,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。
    • 指令集架构完全依赖硬件,可移植性差
    • 性能优秀和执行更高效
    • 花费更少的指令完成一项操作
    • 基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令和三地址指令为主;而基于栈式架构的指令集是以零地址指令为主。