JVM與Dalvik

一、JVM與Dalvik

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二、JVM

JVM 全稱 Java Virtual Machine,也就是我們耳熟能詳的 Java 虛擬機。它能識別 .class后綴的文件,并且能夠解析它的指令,最終調用操作系統上的函數,完成我們想要的操作。

1.Java 程序不一樣,使用 javac 編譯成 .class 文件之后,還需要使用 Java 命令去主動執行它,操作系統并不認識這些 .class 文件。所以JVM就是一個翻譯;
2、跨平臺:我們寫的這個類Person這個類,在不同的操作系統上(Linux、Windows、MacOS 等平臺)執行,效果是一樣,這個就是JVM的跨平臺性。為了實現跨平臺型,不同操作系統有不同的JDK的版本。
跨語言:JVM只識別字節碼,所以JVM其實跟語言是解耦的,也就是沒有直接關聯,并不是它翻譯Java文件,而是識別class文件,這個一般稱之為字節碼。還有像Groovy 、Kotlin、Jruby等等語言,它們其實也是編譯成字節碼,所以也可以在JVM上面跑,這個就是JVM的跨語言特征。
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JVM只是一個翻譯,把Class翻譯成機器識別的代碼,但是需要注意,JVM 不會自己生成代碼,需要大家編寫代碼,同時需要很多依賴類庫,這個時候就需要用到JRE。
JRE是什么,它除了包含JVM之外,提供了很多的類庫(就是我們說的jar包,它可以提供一些即插即用的功能,比如讀取或者操作文件,連接網絡,使用I/O等等之類的)這些東西就是JRE提供的基礎類庫。JVM 標準加上實現的一大堆基礎類庫,就組成了 Java 的運行時環境,也就是我們常說的 JRE(Java Runtime Environment)。
但對于程序員來說,JRE還不夠。我寫完要編譯代碼,還需要調試代碼,還需要打包代碼、有時候還需要反編譯代碼。所以我們會使用JDK,因為JDK還提供了一些非常好用的小工具,比如 javac(編譯代碼)、java、jar (打包代碼)、javap(反編譯<反匯編>)等。這個就是JDK。


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一個 Java 程序,首先經過 javac 編譯成 .class 文件,然后 JVM 將其加載到方法區,執行引擎將會執行這些字節碼。執行時,會翻譯成操作系統相關的函數。JVM 作為 .class 文件的翻譯存在,輸入字節碼,調用操作系統函數。
過程如下:Java 文件->編譯器>字節碼->JVM->機器碼。

Java 引以為豪的就是它的自動內存管理機制。相比于 C++的手動內存管理、復雜難以理解的指針等,Java 程序寫起來就方便的多。
在 Java 中,JVM 內存主要分為堆、程序計數器、方法區、虛擬機棧和本地方法棧


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1、程序計數器

較小的內存空間,當前線程執行的字節碼的行號指示器;各線程之間獨立存儲,互不影響。
程序計數器是一塊很小的內存空間,主要用來記錄各個線程執行的字節碼的地址,例如,分支、循環、跳轉、異常、線程恢復等都依賴于計數器。
由于 Java 是多線程語言,當執行的線程數量超過 CPU 核數時,線程之間會根據時間片輪詢爭奪 CPU 資源。如果一個線程的時間片用完了,或者是其它原因導致這個線程的 CPU 資源被提前搶奪,那么這個退出的線程就需要單獨的一個程序計數器,來記錄下一條運行的指令。
程序計數器也是JVM中唯一不會OOM(OutOfMemory)的內存區域

2、虛擬機棧

棧是什么樣的數據結構?先進后出(FILO)的數據結構,
虛擬機棧在JVM運行過程中存儲當前線程運行方法所需的數據,指令、返回地址。
Java 虛擬機棧是基于線程的。哪怕你只有一個 main() 方法,也是以線程的方式運行的。在線程的生命周期中,參與計算的數據會頻繁地入棧和出棧,棧的生命周期是和線程一樣的。
棧里的每條數據,就是棧幀。在每個 Java 方法被調用的時候,都會創建一個棧幀,并入棧。一旦完成相應的調用,則出棧。所有的棧幀都出棧后,線程也就結束了。
每個棧幀,都包含四個區域:(局部變量表、操作數棧、動態連接、返回地址)
棧的大小缺省為1M,可用參數 –Xss調整大小,例如-Xss256k

局部變量表:顧名思義就是局部變量的表,用于存放我們的局部變量的。首先它是一個32位的長度,主要存放我們的Java的八大基礎數據類型,一般32位就可以存放下,如果是64位的就使用高低位占用兩個也可以存放下,如果是局部的一些對象,比如我們的Object對象,我們只需要存放它的一個引用地址即可。
操作數據棧:存放我們方法執行的操作數的,它就是一個棧,先進后出的棧結構,操作數棧,就是用來操作的,操作的的元素可以是任意的java數據類型,所以我們知道一個方法剛剛開始的時候,這個方法的操作數棧就是空的,操作數棧運行方法就是JVM一直運行入棧/出棧的操作
動態連接:Java語言特性多態(需要類運行時才能確定具體的方法)。
返回地址:正常返回(調用程序計數器中的地址作為返回)、異常的話(通過異常處理器表<非棧幀中的>來確定)


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3、本地方法棧

本地方法棧跟 Java 虛擬機棧的功能類似,Java 虛擬機棧用于管理 Java 函數的調用,而本地方法棧則用于管理本地方法的調用。但本地方法并不是用 Java 實現的,而是由 C 語言實現的。

4、堆

堆是 JVM 上最大的內存區域,我們申請的幾乎所有的對象,都是在這里存儲的。我們常說的垃圾回收,操作的對象就是堆。
堆空間一般是程序啟動時,就申請了,但是并不一定會全部使用。
隨著對象的頻繁創建,堆空間占用的越來越多,就需要不定期的對不再使用的對象進行回收。這個在 Java 中,就叫作 GC(Garbage Collection)。
那一個對象創建的時候,到底是在堆上分配,還是在棧上分配呢?這和兩個方面有關:對象的類型和在 Java 類中存在的位置。
Java 的對象可以分為基本數據類型和普通對象。
對于普通對象來說,JVM 會首先在堆上創建對象,然后在其他地方使用的其實是它的引用。比如,把這個引用保存在虛擬機棧的局部變量表中。
對于基本數據類型來說(byte、short、int、long、float、double、char),有兩種情況。當你在方法體內聲明了基本數據類型的對象,它就會在棧上直接分配。其他情況,都是在堆上分配。


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深入辨析堆和棧

1.功能

以棧幀的方式存儲方法調用的過程,并存儲方法調用過程中基本數據類型的變量(int、short、long、byte、float、double、boolean、char等)以及對象的引用變量,其內存分配在棧上,變量出了作用域就會自動釋放;
而堆內存用來存儲Java中的對象。無論是成員變量,局部變量,還是類變量,它們指向的對象都存儲在堆內存中;

2.線程獨享還是共享

棧內存歸屬于單個線程,每個線程都會有一個棧內存,其存儲的變量只能在其所屬線程中可見,即棧內存可以理解成線程的私有內存。
堆內存中的對象對所有線程可見。堆內存中的對象可以被所有線程訪問。

3.空間大小

棧的內存要遠遠小于堆內存


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