前言

很多Java開發(fā)人員，還不清楚JVM是什么，就直接涉足JVM調(diào)優(yōu)。

很多Java開發(fā)人員，說起JVM，只知道運行時數(shù)據(jù)區(qū)域（或稱之為JVM內(nèi)存布局或JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)）。

還有很多Java開發(fā)人員，在被問起：“你知道Java內(nèi)存模型嗎？”，答：“知道，Java內(nèi)存模型分為方法區(qū)、堆、...”。

......

雖說“概念”這個詞發(fā)明出來是為了方便交流和說明問題的，不用太過于較真。但是，答非所問就是你的不對了。

如果你屬于其中一者，我勸你看完這篇文章。

本文就一個目的：認識JVM。

從 Java 的跨平臺特性說起

認識JVM應該從哪里入手？

可以問自己幾個問題，為什么有JVM？沒有JVM會怎樣？

Java編程語言設計的初衷就是要解決一個問題：程序員編寫一次程序，可以在任何提供Java運行時環(huán)境的機器上運行。

也就是Java語言的跨平臺特性“一次編寫，到處運行”。

這一點可以在官方提供的文檔里證實：

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-1.html

可能有些Java開發(fā)人員對跨平臺特性不是很理解：“不應該就是編寫一次到處運行嗎？”。

當然不是，如果了解C、C++語言的，就知道，想要在不同平臺上運行，需要分別編譯，甚至重新編寫。

當然，這是所有編程語言都存在的問題。原因下面有說明。

那么，Java是如何解決的？

Java 跨平臺的實現(xiàn)：JVM

Java之所以能實現(xiàn)跨平臺，離不開JVM的支持。

下面對此展開說明。

JVM 的定義

JVM，全稱：Java Virtual Machine （Java 虛擬機）。

下面是官方對JVM的定義：

Java虛擬機是一種抽象的計算機。就像真正的計算機一樣，它有一個指令集，并在運行時處理各種內(nèi)存區(qū)域。

這個說明已經(jīng)非常簡單明了了。如果不理解的繼續(xù)看下文。

跨平臺問題說明

任何一個高級編程語言編寫的程序，在最終執(zhí)行前，都會被翻譯成計算機可以理解的語言：機器碼，也就是諸如0101的二進制數(shù)。

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這些機器碼就是指令的實際表示，計算機的工作原理就是通過執(zhí)行這些指令來完成具體的任務。

（每一條指令中明確規(guī)定了計算機從哪個地址取數(shù)，進行什么操作，然后送到什么地址去等步驟）

而同一個操作，在不同的平臺，指令可能會有所不同。

例如，“將數(shù)據(jù)從內(nèi)存加載到寄存器”的操作，在x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)中，指令就不一樣：

• 在x86架構(gòu)中，可能會使用MOV指令將數(shù)據(jù)加載到寄存器EAX中：

MOV EAX, [0x12345678]

• 在ARM架構(gòu)中，可能會使用LDR指令將數(shù)據(jù)加載到寄存器R0中：

LDR R0, [0x12345678]

所以，在一個平臺上編寫的程序要在其他平臺上運行，就需要重新編譯，甚至重寫。否則就會出現(xiàn)下圖現(xiàn)象。

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這也正是跨平臺問題存在的根本原因。

從編碼到運行

而JVM作為一個抽象的計算機，對外提供了一套自己的指令集，作用何在？

JVM指令集作用是：在不同平臺運行符合自己指令的程序時，會將該指令轉(zhuǎn)換成當前機器的本地指令。

這樣就避免了多次編譯的操作，從而實現(xiàn)“一次編寫，到處運行”。

或者這樣理解：JVM替代了多次編譯的工作。

那么，“符合自己指令的程序”是什么呢？

沒錯，就是Java字節(jié)碼（class文件）。

我們平時在編寫完.java源碼后，會經(jīng)過JDK提供的編譯工具（javac）編譯為.class，而.class文件里面的內(nèi)容就是JVM指令。

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JVM 已成為規(guī)范

可能會有人有疑問，“為什么javac不直接編譯成機器碼？”

三個方面回答這個問題：

1. 如果javac直接編譯成機器碼，就又回到跨平臺的問題了。
2. JVM除了解決跨平臺問題外，還負責了內(nèi)存管理和安全性的問題。
3. 發(fā)展至今，JVM已經(jīng)成為了一種規(guī)范，只要符合JVM規(guī)范，支持任何語言運行在JVM上。

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JVM 的后續(xù)了解

通過上面的描述，如果理解了JVM是什么、JVM的作用或者JVM存在的意義，那就算是入門了。

如果激發(fā)了你對“JVM指令是什么”以及“它們?nèi)绾伪晦D(zhuǎn)換成機器指令”的好奇心，或者產(chǎn)生“類加載和JVM的關系”、“垃圾回收器和JVM的關系”等疑問。

那么，請關注我，后面的文章會帶你一起了解?；蛘?，自己可以去官方進行了解，官方文檔鏈接給你放在這。

Java 各版本文檔：

https://docs.oracle.com/en/java/javase/

Java語言&JVM規(guī)范文檔：

https://docs.oracle.com/javase/specs/index.html

總結(jié)

最后總結(jié)一下本文內(nèi)容：

1. 所有高級編程語言編寫的程序最終要翻譯為機器碼（指令的實際表示）才能被計算機理解。
2. 由于計算機的硬件架構(gòu)、操作系統(tǒng)不同，同一個操作指令可能也會不同。所以，程序要想在不同平臺上運行，需要重新翻譯或編寫。
3. Java最初是為了解決程序跨平臺運行的問題，JVM正是實現(xiàn)跨平臺特性的關鍵所在。
4. Java語言編寫的程序會被編譯為Java字節(jié)碼，也就是JVM自身的指令。運行時，JVM會將指令轉(zhuǎn)換成本地機器指令，從而實現(xiàn)跨平臺。
5. JVM發(fā)展至今，已然是一個規(guī)范，已支持上百種編程語言。

當了解了JVM的作用、存在的意義，再去了解JVM的工作原理就不會那么困惑了。

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