JVM 学习笔记 I

了解JVM之前…

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JVM即Java 虚拟机（Java virtual machine），是运行Java程序的底层基础。

运行程序的底层基础是硬件、机器。计算机是构建在二进制 0 1 之上的，为什么这么说，因为物理中，二值逻辑是比较好表达的（电平高低，电压有无，磁极磁性都有两种状态），每个物理元件（可以简单理解为组成计算机的最小单位物理组件）可以看做能够表示两个物理状态的小装置，而这两个物理状态，就可以被我们抽象化，0 和 1。这样无数个组件有机组合，就可以进行复杂的电平表示和组合，也就可以被我们抽象成四则运算（这部分理论知识可以参见数字电子技术基础）。

计算机本质也就是一台进行0/1表示计算的复杂机器

对于这样的机器，普罗大众是无法使用的，因此需要一个中介，在用户和计算机之间做一个桥梁，使用户能够操纵计算机而不需要明白具体的物理实现，也使计算机能够理解用户的思维，用二进制计算来满足复杂的用户需求。

这个中介，就是操作系统

简而言之，操作系统将计算机的各部分器件进行组织，为用户提供了具体的接口，让用户进行简单的操作就能够完成特定的功能，不需要知道计算机是如何做的。有了操作系统，计算机底层结构对用户来说是透明的，不可见。

操作系统是依靠指令（一条指令由多条微指令构成，一条微指令由多条微命令组成，一条微命令由一段微程序构成，微程序来对底层硬件进行具体操作）对计算机硬件进行操作的，不同的操作系统有不同的指令。

我们常用的编程语言，经过如下步骤可以完成具体功能：

1. 程序编写
2. 程序编译（也就是把编程语言比如c翻译成机器能够理解的语言比如汇编）
3. 程序运行（把编译后的机器能够理解的指令放到机器的特定位置运行）

其中，第一步由程序员完成，第二步由编译器完成，第三步由操作系统完成（如上所述）。

那么，平常所说的跨平台性是什么呢？有了上述三个步骤，可以看到。对于任何编程语言，第一步都是一样的。第二步、第三步就不同了。

1. 我们可以用不同的编译器对同一个语言进行编译，编译出来的结果可能各有不同（调用了各个平台的组件库等）在不同操作系统上运行。如c/c++就是这样的，称为“一次编写，到处编译”。例如，gcc编译器广泛应用于类Unix操作系统，而Microsoft的visual studio则使用cl.exe编译器。
2. 也可以用同一编译器编译，编译结果不直接由具体操作系统执行，而是借助一个中介来执行，这个中介就是JVM。JVM之于操作系统，就像是操作系统之于底层硬件。不同的底层硬件，经过操作系统的抽象组织能对上层提供统一接口。而不同的操作系统，经过JVM的抽象组织，能对Java程序员提供统一的编程接口。称为“一次编译，到处执行”。而这个特殊的编译器由JDK提供，编译后的结果也不是汇编或者机器语言，而是Java字节码（.class文件中的内容），字节码直接运行在JVM上，JVM把字节码解释为具体平台上的机器指令，因而实现了Java平台无关。