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JVM 入门指南

程序员文章站 2023-10-16 23:17:42
一、什么是JVM? JVM: JVM是Java Virtual Machine的缩写,中文翻译为Java虚拟机。JVM 可以看作一台抽象的计算机,如同真实的计算机一样,它有自己的指令集和各种运行时区域。 JVM 是整个 Java 平台的基石,是 Java 技术用以实现硬件无关与操作系统无关的关键部分 ......

一、什么是jvm?

jvm: jvm是java virtual machine的缩写,中文翻译为java虚拟机。jvm 可以看作一台抽象的计算机,如同真实的计算机一样,它有自己的指令集和各种运行时区域。
jvm 是整个 java 平台的基石,是 java 技术用以实现硬件无关与操作系统无关的关键部分,是 java 语言生成的极小体积的编译代码的运行平台,是保障用户及其免于恶意代码损害的屏障。
jvm 与 java 语言并没有必然的联系,它只与特定的二进制文件格式——class 文件格式所关联。class 文件包含了 java 虚拟机指令集(或者称为字节码(btyecode))和符号表,以及其他一些辅助信息。
基于安全方面的考虑,jvm 在 class 文件中施加了许多强制性的语法和结构化约束,凡是能用 class 文件正确表达出来的编程语言,都可以放在 jvm 中执行。                            -引用自《java 虚拟机规范(java se 8版)》正文第二页
如引用所说,java 的一个非常重要的特点“平台的无关性”,就是使用 jvm 实现的。java语言只需要生成 jvm 上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行,因为jvm本身屏蔽了与具体平台相关的信息,使得java能够“一次编译,到处运行”。

二、为什么要学习jvm?

学习jvm无外乎以下几个原因:
1、 程序调优
不同的程序(业务场景)需要不同的 jvm 配置,比如设置不同的垃圾收集器、设置新生代和老生代的内存配置和占比等,不同的配置对于程序的运行有着千差万别的影响。而 jvm 默认的配置只能保证程序能够“运行”,而想要“很好的运行”甚至是“更好的运行”,就是学习 jvm 最主要的因素之一
2、 排查程序运行问题
有些程序可能在线上使用的时候会遇到各种各样的问题,而这些问题通常都是致命的,比如内存溢出,死锁导致的程序运行缓慢等,而这些问题在开发和小量并发测试阶段是很容易被忽略的缺陷,所以学习好了 jvm 才能在关键的时候,临危不乱帮你扫除系统中的“顽疾”
3、 掌握了程序执行的根本和原理
也就是很多人说的:不但要“知其然”,还要“知其所以然”
4规避写代码时候的一些错误
比如避免重载可变长参数的调用
5、 应付面试
人都是有功利性的,应付面试当然也没错。
6、 掌握了其他语言的通用机制
jvm还有一个强大之处是,它不止可以运行java程序,还可以运行scala、clojure、groovy,以及时下热门的 kotlin,学习jvm可以了解这些语言的通用机制。

三、怎么有效的学习jvm?

以上了解了学习jvm的种种好处,但是怎么有效的学习jvm呢?有人可能一看到“jvm”或者“java虚拟机”这几个字就懵了,不知道它是啥,更别说要怎么学了。而本小节就是要教大家怎么有效的学jvm,把jvm做一个知识点的划分。我认为,对于一个非常复杂的知识点,可以将它的整体流程把握住,然后分阶段逐步掌握住那些重要的小知识点
一般来说,掌握以下知识点便算是掌握了 jvm。
jvm的知识点,分为如下几个:
1、 jvm的组成
只有了解jvm的组成部分,才能算的上真正了解jvm。最为人所熟知的 jvm 的部分是:堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、方法区。
2.java类加载机制
java类加载机制,讲的是java类在jvm中的加载以及运行机制,对于认识java是怎么运行的有着非常大的帮助,这也是学习java非常有趣的一点,你可以看到java运行的整个过程。
3、 多种垃圾回收算法
jvm中有很多垃圾回收算法,不同的算法优缺点也各不相同,比如:标记清除算法和复制算法、标记清楚算法会产生多种空间碎片、复制算法把内存分为两块,性能虽然很好但是每次只能使用一块,又浪费了内存的空间,那有没有相对完美的算法呢?答案肯定是有的,由于篇幅的原因,后面文章会详细讲解。
4、 多种垃圾收集器
jvm的垃圾收集器有很多,比如最早版本的串行收集器serial,发展历史最悠久的收集器,它是采用复制算法的新生代收集器,它是一个单线程收集器,它在进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直至serial收集器收集结束为止(“stop the world”)。还有cms(concurrent mark sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器;还有比较前沿的g1(garbage-first)收集器等。
学习这些收集器,一方面是为自己程序配置合适的收集器,另一方面是每个收集器的设置参数都不相同,学习了这些收集器的配置之后,可以为程序设置最优的运行匹配参数。
5、 jvm分析工具
jvm的分析工具用于排查程序运行的缺陷,找出程序的问题所在,从而保证程序的稳定运行,jvm分析器分为:命令行工具(官方称之为实验性质的工具,但稳定性是不容置疑的),还有视图分析工具,前者当然优于后者,但后者是建立在前者的基础上的,本系列后面会详细的把每个工具进行深入的讲解。
6、jvm常用优化配置
学习jvm收益最大的其实就是,使用jvm的这些常用配置,让你的程序运行的更高效,所以对于这方面的学习是必不可少的。
 
 
参考文档:
  [1] java虚拟机规范
  [2] 深入理解 java 虚拟机
  若是其中与某位大佬的博客大量相同,请联系我修改,望海涵