深入理解Java虚拟机之走近Java

概述

java不仅仅是一门语言，还是一个由一系列计算机软件和规范形成的技术体系，被广泛的应用于嵌入式系统、移动终端、企业服务器等各种场合。java能获得如此广泛的认可，除了它拥有一门结构严谨、面向对象的编程语言之外，还有许多不可忽视的优点：

1. 它摆脱了硬件平台的束缚，实现“一次编写，到处运行”的理想；

2. 它提供了一个相对安全的内存管理和访问机制，避免了绝大部分的内存泄露和指针越界问题；

3. 它实现了热点代码检测和运行时编译优化，使得java应用能随着时间的增加而获得更高的性能...

java技术体系

JDK是用于支持java程序开发的最小环境，它包括java程序设计语言、java虚拟机、java API类库三部分。另外、java API类库中的Java SE API子集和Java虚拟机这两部分统称为JRE，JRE是支持程序运行的标准环境。从java技术所服务的领域来划分的话，java技术体系可以划分为4个平台，分别为：

1.Java Card：支持一些java小程序（Applets）运行在小内存设备（如智能卡）上的平台。

2.Java ME：支持Java程序运行在移动终端（手机、PDA）上的平台，Java API有所精简，并加入了针对移动终端的支持，这个版本以前称为J2ME。

3.Java SE：支持面向桌面级应用（如Windows下的应用程序）的Java平台，提供了完整的Java核心API，这个版本以前称为J2SE。

4.Java EE：支持使用多层架构的企业应用（如ERP、CRM应用）的Java平台，除了提供Java SE外，还对其做了大量扩充并提供了相关的部署支持，这个版本以前称为J2EE。

java发展史

java语言的前身Oak（橡树）与1991年4月发布。1995年5月Oak改名为Java，并在SunWorld大会上正式发布Java 1.0版本。Java语言第一次提出了“Write once，Run Anywhere”的口号。

JDK 1.0版本的代表技术有：Java虚拟机、Applet、AWT等；

JDK 1.1版本的代表技术有：JAR文件格式、JDBC、JavaBeans、RMI。Java语法也有了一定发展，如内部类和反射都是在这个时候出现的；

JDK 1.2中出现的代表性技术非常多，如EJB、Java Plug-in、Java IDL、Swing等。在语言和API级别上，Java添加了strictfp关键字与现在Java编码中常用的一系列Collections集合类。并且在该版本中Java虚拟机第一次内置了JIT（Just in Time）编译器。

JDK 1.3版本相对于JDK 1.2的改进主要表现在一些类库上（如数学运算和新的Timer API等），此外该版本还对Java 2D做了很多改进。

JDK 1.4发布的新技术有：正则表达式、异常链、NIO、日志类、XML解析器和XSLT转换器；

JDK 1.5在Java语法易用性做了非常大的改进，如自动装箱、泛型、动态注解、枚举、可变长参数、遍历循环等语法特性。在虚拟机和API层面，该版本改进了Java内存模型、提供了java.util.concurrent并发包；

JDK 1.6改进包括：提供动态语言支持、提供编译API和微型HTTP服务器API

JDK 1.7主要改进包括：提供新的G1收集器、加强对非Java语言调用支持、升级类加载架构；

JDK 1.8提供的新特性主要有Lambda表达式和JDK1.7中未能实现的一部分Coin。

Java虚拟机发展史

由于HotSpot虚拟机太过于有名，因此不少java程序员会潜意识得将它等同于Java虚拟机，事实上除HotSpot外，还有不少其他的虚拟机实现，下面我们就来回顾下Java虚拟机的发展史。

1996年，Sun公司发布了JDK 1.0，这个JDK中所带的虚拟机就是Classic VM，这也是“世界上第一款商用虚拟机”。这款虚拟机只能使用纯解释器方式来执行代码，如果要使用JIT编译器，就必须外挂，但是外挂了JIT编译器，解释器便不在工作。由于解释器和编译器不能配合工作，这就意味着如果要使用编译器执行，编译器就不得不对每个方法、每行代码进行编译，而无论它们执行频率是否具有编译价值。因此这个阶段的虚拟机执行效率和传统的C/C++程序有很大差距。

为了改变这种现状，Sun的虚拟机团队在JDK 1.2上发布了一款名为Exact VM的虚拟机。它的执行系统已经具备现代高性能虚拟机雏形：如两级即时编译器、编译器与解释器混合工作模式等。虽然Exact VM相对于Classic VM先进了许多。但很快它被更为优秀的HotSpot所取代。

相信Java程序员对HotSpot并不陌生。它是Sun JDK和Open JDK中所带的虚拟机，也是目前使用最广的虚拟机。HotSpot有许多新技术，如它的名字HotSpot指的就是它的热点代码探测技术。该技术可以通过执行计数器找出最具有编译价值的代码，然后通知JIT编译器以方法为单位进行编译。

2006年，Sun公司宣布最终会把Java开源，并在随后的一年，陆续将JDK的各个部分公开了源码，并再次基础上建立了OpenJDK 。

除了这些大家所熟知的虚拟机外，Sun公司也发布过其他的Java虚拟机，如运用于移动系统的KVM，运用于Java Card的Squawk VM等虚拟机。这些虚拟机对不从事相关领域的开发者来说，或许不太会接触到。这里就不再多做介绍。

除了Sun公司外，其他一些公司也发展了自己的虚拟机，如BEA公司的JRockit和IBM J9 VM。

Apache Harmony / Google Android Dalvik VM

Apache Harmony是一个Apache软件基金会旗下的兼容于JDK1.5和JDK1.6的Java程序运行平台，它包含自己的虚拟机和Java库。但它没有通过TCK认证。如果一个公司要宣布自己的运行平台“兼容于Java语言”，那就必须要通过TCK认证。Apache公司曾要求Sun公司提供TCk使用授权，但一直遭到拒绝！因此严格来说Apache Harmony只能称作“虚拟机”，而非Java虚拟机。

说道Harmony，就不得不提Android。Harmony中的许多代码被吸纳进了Android SDK中，对Android的发展起到了很大的推动作用。

而​Dalvik VM是Android平台的核心组成部分之一。Dalvik VM并不是一个Java虚拟机，它没有遵循Java虚拟机规范，不能直接执行Java的Class文件，使用的是寄存器架构而不是JVM中常见的栈架构。

申明：以上内容来自《深入理解Java虚拟机》 周志明 著