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什么是JVM
JVM的功能
解释和运行
内存管理
即时编译
Java性能低的主要原因和跨平台特性
常见的JVM
什么是JVM
JVM 全称是 Java Virtual Machine，中文译名：Java虚拟机
JVM本质上是一个运行在计算机上的程序，它的职责是运行Java字节码文件
Java源代码执行流程如下：
分为三个步骤：
- 编写Java源代码文件
- 使用Java编译器（javac命令）将源代码编译成Java字节码文件
- 使用Java虚拟机加载并运行Java字节码文件，此时会启动一个新的进程
JVM的功能
解释和运行
对字节码文件中的指令，实时地解释成机器码，让计算机执行
字节码文件中包含了字节码指令，计算器无法直接执行，Java虚拟机会将字节码文件中的字节码指令实时地解释成机器码，机器码是计算机可以运行的指令
内存管理
- 自动为对象、方法等分配内存
- 自动的垃圾回收机制，回收不再使用的对象
Java虚拟机会帮助程序员为对象分配内存，同时将不用的对象使用垃圾回收器回收掉，这是对比C和C++这些语言的一个优势。在C/C++语言中，对象的回收需要程序员手动去编写代码完成，如果遗漏了这段删除对象的代码，这个对象就会永远占用内存空间，不会再回收。所以JVM的这个功能降低了程序员编写代码的难度
即时编译
对热点代码进行优化，提升执行效率
即时编译可以说是提升Java程序性能最核心的手段
Java性能低的主要原因和跨平台特性
Java语言如果不做任何的优化，性能其实是不如C和C++语言的
主要原因是：在程序运行过程中，Java虚拟机需要将字节码指令实时地解释成计算机能识别的机器码，这个过程在运行时可能会反复地执行，所以效率较低
C和C++语言在执行过程中，只需要将源代码编译成可执行文件，就包含了计算机能识别的机器码，无需在运行过程中再实时地解释，所以性能较高
Java选择一条执行效率比较低的方式的原因：主要是为了实现跨平台的特性。Java的字节码指令，如果希望在不同平台（操作系统+硬件架构），比如在windows或者linux上运行。可以使用同一份字节码指令，交给windows和linux上的Java虚拟机进行解释，这样就可以获得不同平台上的机器码，实现了Write Once，Run Anywhere 编写一次，到处运行的目标
但是C/C++语言，如果要让程序在不同平台上运行，就需要将一份源代码在不同平台上分别进行编译，相对来说比较麻烦
再回到即时编译，在JDK1.1的版本中就推出了即时编译去优化对应的性能
虚拟机在运行过程中如果发现某一个方法甚至是循环是热点代码（被非常高频调用），即时编译器会优化这段代码并将优化后的机器码保存在内存中，如果第二次再去执行这段代码。Java虚拟机会将机器码从内存中取出来直接进行调用，这样节省了一次解释的步骤，同时执行的是优化后的代码，效率较高
Java通过即时编译器获得了接近C/C++语言的性能，在某些特定的场景下甚至可以实现超越
常见的JVM
平时最常用的就是Hotspot虚拟机
| 名称 | 作者 | 支持版本 | 社区活跃度（github star） | 特性 |
|---|---|---|---|---|
| HotSpot (Oracle JDK版) | Oracle | 所有版本 | 高(闭源) | 使用最广泛，稳定可靠，社区活跃JIT支持Oracle JDK默认虚拟机 |
| HotSpot (Open JDK版) | Oracle | 所有版本 | 中(16.1k) | 同上开源，Open JDK默认虚拟机 |
| GraalVM | Oracle | 11, 17,19企业版支持8 | 高（18.7k） | 多语言支持高性能、JIT、AOT支持 |
| Dragonwell JDK龙井 | Alibaba | 标准版 8,11,17扩展版11,17 | 低(3.9k) | 基于OpenJDK的增强高性能、bug修复、安全性提升JWarmup、ElasticHeap、Wisp特性支持 |
| Eclipse OpenJ9 (原 IBM J9) | IBM | 8,11,17,19,20 | 低(3.1k) | 高性能、可扩展JIT、AOT特性支持 |
《Java虚拟机规范》由Oracle制定，内容主要包含了Java虚拟机在设计和实现时需要遵守的规范，主要包含class字节码文件的定义、类和接口的加载和初始化、指令集等内容
《Java虚拟机规范》是对虚拟机设计的要求，而不是对Java设计的要求，也就是说虚拟机可以运行在其他的语言比如Groovy、Scala生成的class字节码文件之上
官网地址：https://docs.oracle.com/javase/specs/index.html
HotSpot的发展历程：
