Java虚拟机（JVM）及其体系结构

什么是JVM？

Java虚拟机（JVM）是提供运行时环境以驱动Java代码或应用程序的引擎。它将Java字节码转换为机器语言。JVM是Java运行环境（JRE）的一部分。在其他编程语言中，编译器为特定系统生成机器代码。但是，Java编译器会为称为Java虚拟机的虚拟机生成代码。

这是JVM的工作方式

首先，将Java代码编译为字节码。该字节码在不同的机器上被解释

在主机系统和Java源代码之间，字节码是一种中间语言。

JVM负责分配内存空间。

JVM架构

让我们了解JVM的体系结构。它包含类加载器，内存区域，执行引擎等。

1）ClassLoader

类加载器是用于加载类文件的子系统。它执行三个主要功能，即。加载，链接和初始化。

2）方法范围

JVM方法区存储类结构，如元数据，常量运行时池和方法代码。

3）堆

所有对象，相关的实例变量和数组都存储在堆中。该内存是通用的，并且在多个线程之间共享。

4）JVM语言堆栈

Java语言堆栈存储局部变量，这是部分结果。每个线程都有自己的JVM堆栈，该堆栈在创建线程时同时创建。每当调用方法时都会创建一个新框架，并在方法调用过程完成后将其删除。

5）PC寄存器

PC寄存器存储当前正在执行的Java虚拟机指令的地址。在Java中，每个线程都有其单独的PC寄存器。

6）本机方法堆栈

本机方法堆栈根据本机库保存本机代码的指令。它是用另一种语言而不是Java编写的。

7）执行引擎

它是用于测试硬件，软件或完整系统的一种软件。测试执行引擎从不携带有关被测产品的任何信息。

8）本机方法界面

本机方法接口是一个编程框架。它允许在JVM中运行的Java代码由库和本机应用程序调用。

9）本地方法库

本机库是执行引擎所需的本机库（C，C ++）的集合。

软件代码编译与执行过程

为了编写和执行软件程序，您需要以下内容

1）编辑器 –要在其中输入程序，可以使用记事本

2）编译器 –将您的高级语言程序转换为本地机器代码

3）链接 程序–将主程序中引用的不同程序文件组合在一起。

4）加载程序 –要将文件从辅助存储设备（如硬盘，闪存驱动器，CD ）加载到RAM中以执行。当您执行代码时，加载会自动完成。

5）执行–操作系统和处理器处理的代码的实际执行。

在此背景下，请参考以下视频并学习Java虚拟机的工作原理和体系结构。

如果无法访问视频，请开启vpn访问网址 https://youtu.be/G1ubVOl9IBw

C代码编译与执行过程

了解Java中的Java编译过程。首先让我们快速了解一下C中的编译和链接过程。

假设在主函数中，您已经调用了两个函数f1和f2。主要功能存储在文件a1.c中。

函数f1存储在文件a2.c中

函数f2存储在文件a3.c中

所有这些文件（即a1.c，a2.c和a3.c）都馈送到编译器。其输出是对应的目标文件，它们是机器代码。

下一步是借助链接器将所有这些目标文件集成到单个.exe文件中。链接器会将所有这些文件合并在一起，并生成.exe文件。

在程序运行期间，加载程序会将a.exe加载到RAM中以供执行。

Java VM中的Java代码编译和执行

让我们看一下JAVA的过程。在您的主体中，您有两种方法f1和f2。

主要方法存储在文件a1.java中
f1作为a2.java存储在文件中
f2作为a3.java存储在文件中

编译器将编译这三个文件，并生成3个对应的.class文件，该文件由BYTE代码组成。与C不同，没有链接完成。

Java VM或Java虚拟机位于RAM上。在执行期间，使用类加载器将类文件带到RAM中。验证BYTE代码是否存在任何安全漏洞。

接下来，执行引擎会将字节码转换为本机代码。这只是在及时编译。这是Java相对较慢的主要原因之一。

注意： JIT或即时编译器是Java虚拟机（JVM）的一部分。它同时解释字节代码中具有相似功能的部分。

为什么Java既是解释语言又是编译语言？

编程语言分类为

高级语言例如 C ++，Java
中级语言例如C
低级语言汇编
最后是最低级别的机器语言。

编译器是将程序从一种语言转换为另一种语言的程序。将C ++程序转换为机器代码的示例。

Java编译器将高级Java代码转换为字节码（这也是机器代码的一种）。

解释器是将一个级别的程序转换为同一级别的另一种编程语言的程序。

在Java中，即时代码生成器（JIT）将字节码转换为具有相同编程级别的本机代码。

因此，Java既是编译语言，也是解释语言。

为什么Java速度慢？

Java缓慢背后的两个主要原因是

动态链接：与C不同，每次在Java中运行程序时，链接都是在运行时完成的。
运行时解释器（JIT）：将字节码转换为本地机器代码是在Java的运行时完成的，这进一步降低了速度

但是，Java的最新版本已在很大程度上解决了性能瓶颈。

总结：

JVM的完整形式是Java虚拟机。JVM是驱动Java代码的引擎。它将Java字节码转换为机器语言。
在JVM中，Java代码被编译为字节码。该字节码在不同的机器上被解释
JIT代表即时编译器。JIT是Java虚拟机（JVM）的一部分。用于加快执行时间
与其他编译器计算机相比，Java执行速度可能较慢。

原文地址：https://www.cnblogs.com/crelle/p/13828756.html

Java虚拟机JVM及其体系结构