Java基础：JVM运行机制

JVM定义：

  顾名思义，JVM就是Java虚拟机。它有自己完善的硬件架构，例如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。

JVM须知：

1.  它是Java字节码执行的引擎；
2.  它能够优化Java字节码，使之转换为更高效率的机器指令。
3. JVM中类的装载是通过类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的。
4. JVM屏蔽了于具体操作系统平台相关的信息，从而实现了Java跨平台运行。

JVM工作原理：

1. 创建JVM装载环境和配置。
2. 装载jvm.dll。
3. 初始化jvm.dll。
4. 调用JNIEnv实例装载并处理class类。
5. 运行Java程序。      

JVM工作机制实例参考：

      

     一．jvm装入环境，jvm提供的方式是操作系统的动态连接文件．既然是文件那就一个装入路径的问题，java是怎么找这个路径的呢？当你在调用java test的时候，操作系统会在path下在你的java.exe程序，java.exe就通过下面一个过程来确定jvm的路径和相关的参数配置了．下面基于windows的实现的分析．

　　首先查找jre路径，java是通过GetApplicationHome api来获得当前的java.exe绝对路径，c:/j2sdk1.4.2_09/bin/java.exe,那么它会截取到绝对路径c:/j2sdk1.4.2_09/，判断c:/j2sdk1.4.2_09/bin/java.dll文件是否存在，如果存在就把c:/j2sdk1.4.2_09/作为jre路径，如果不存在则判断c:/j2sdk1.4.2_09/jre/bin/java.dll是否存在，如果存在这c:/j2sdk1.4.2_09/jre作为jre路径．如果不存在调用GetPublicJREHome查HKEY_LOCAL_MACHINE/Software/JavaSoft/Java Runtime Environment/“当前JRE版本号”/JavaHome的路径为jre路径。

　　然后装载jvm.cfg文件JRE路径+/lib+/ARCH（CPU构架）+/jvm.cfgARCH（CPU构架）的判断是通过java_md.c中GetArch函数判断的，该函数中windows平台只有两种情况：WIN64的‘ia64’，其他情况都为‘i386’。以我的为例：C:/j2sdk1.4.2_09/jre/lib/i386/jvm.cfg.主要的内容如下：

-client KNOWN

-server KNOWN

-hotspot ALIASED_TO -client

-classic WARN

-native ERROR

-green ERROR

      在我们的jdk目录中jre/bin/server和jre/bin/client都有jvm.dll文件存在，而java正是通过jvm.cfg配置文件来管理这些不同版本的jvm.dll的．通过文件我们可以定义目前jdk中支持那些jvm,前面部分（client）是jvm名称，后面是参数，KNOWN表示jvm存在，ALIASED_TO表示给别的jvm取一个别名，WARN表示不存在时找一个jvm替代，ERROR表示不存在抛出异常．在运行java XXX是，java.exe会通过CheckJvmType来检查当前的jvm类型，java可以通过两种参数的方式来指定具体的jvm类型，一种按照jvm.cfg文件中的jvm名称指定，第二种方法是直接指定，它们执行的方法分别是“java -J”、“java -XXaltjvm=”或“java -J-XXaltjvm=”。如果是第一种参数传递方式，CheckJvmType函数会取参数‘-J’后面的jvm名称，然后从已知的jvm配置参数中查找如果找到同名的则去掉该jvm名称前的‘-’直接返回该值；而第二种方法，会直接返回“-XXaltjvm=”或“-J-XXaltjvm=”后面的jvm类型名称；如果在运行java时未指定上面两种方法中的任一一种参数，CheckJvmType会取配置文件中第一个配置中的jvm名称，去掉名称前面的‘-’返回该值。CheckJvmType函数的这个返回值会在下面的函数中汇同jre路径组合成jvm.dll的绝对路径。如果没有指定这会使用jvm.cfg中第一个定义的jvm.可以通过set _JAVA_LAUNCHER_DEBUG=1在控制台上测试．

   最后获得jvm.dll的路径，JRE路径+/bin+/jvm类型字符串+/jvm.dll就是jvm的文件路径了，但是如果在调用java程序时用-XXaltjvm=参数指定的路径path,就直接用path+/jvm.dll文件做为jvm.dll的文件路径．

　　二：装载jvm.dll

   通过第一步已经找到了jvm的路径，java通过LoadJavaVM来装入jvm.dll文件．装入工作很简单就是调用windows API函数：

LoadLibrary装载jvm.dll动态连接库．然后把jvm.dll中的导出函数JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs挂接到InvocationFunctions变量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函数指针变量上。jvm.dll的装载工作宣告完成。

　　三：初始化jvm，获得本地调用接口，这样就可以在java中调用jvm的函数了．

      四：调用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是jvm中JNI_CreateJavaVM方法获得JNIEnv结构的实例．

　　 五：运行java程序．

    java程序有两种方式一种是jar包，一种是class. 运行jar,java -jar XXX.jar运行的时候，java.exe调用GetMainClassName函数，该函数先获得JNIEnv实例然后调用java类java.util.jar.JarFileJNIEnv中方法getManifest()并从返回的Manifest对象中取getAttributes("Main-Class")的值即jar包中文件：META-INF/MANIFEST.MF指定的Main-Class的主类名作为运行的主类。之后main函数会调用java.c中LoadClass方法装载该主类（使用JNIEnv实例的FindClass）。main函数直接调用java.c中LoadClass方法装载该类。如果是执行class方法。main函数直接调用java.c中LoadClass方法装载该类。

然后main函数调用JNIEnv实例的GetStaticMethodID方法查找装载的class主类中

“public static void main(String[] args)”方法，并判断该方法是否为public方法，然后调用JNIEnv实例的

CallStaticVoidMethod方法调用该java类的main方法。