什麼是Java虛擬機(jī)（JVM），它如何工作？

了解Java虛擬機(jī)

Java虛擬機(jī)（JVM）是??Java平臺(tái)的重要組成部分。這不是物理機(jī)器；相反，它是執(zhí)行Java字節(jié)碼的假設(shè)計(jì)算機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)。將其視為翻譯和執(zhí)行環(huán)境。 Java程序員在Java中編寫代碼，然後將其編譯為YATTECODE - 獨(dú)立於平臺(tái)的指令集。您的操作系統(tǒng)無(wú)法直接理解此字節(jié)碼；解釋和執(zhí)行此字節(jié)詞是JVM的工作。

JVM的工作流程：

3. 編譯： java源代碼（.java文件）首先使用bytecode（.class文件）使用JAVA Compiler（Java Compiler（Java Compiler（Java））。該字節(jié)碼是無(wú)關(guān)的，這意味著相同的.class文件可以在具有兼容JVM的任何系統(tǒng)上運(yùn)行。
4. class Loading： JVM的類加載程序?qū)⒈匾淖止?jié)碼文件加載到內(nèi)存中。它執(zhí)行諸如驗(yàn)證（確保bytecode Integrity）和鏈接（將引用引用到其他類）等任務(wù)。
6. bytecode drights/compilation/compilation/compilation： jvm解釋了字節(jié)，將每個(gè)指令轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)操作系統(tǒng)的相應(yīng)機(jī)器代碼。許多JVM還採(cǎi)用了Just-time（JIT）彙編，其中經(jīng)常執(zhí)行字節(jié)碼部分被編譯到本機(jī)機(jī)器代碼中以更快地執(zhí)行。這顯著提高了純粹的解釋。
7. 執(zhí)行：解釋或編譯的機(jī)器代碼由CPU執(zhí)行，從而導(dǎo)致程序的輸出。
10. 垃圾收集： JVM會(huì)自動(dòng)管理記憶分配和收集的記憶，並在對(duì)像中佔(zhàn)據(jù)了內(nèi)存，並在對(duì)像中收集記憶。這可以防止內(nèi)存洩漏並簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)人員的內(nèi)存管理。

本質(zhì)上，JVM充當(dāng)您的Java代碼和基礎(chǔ)操作系統(tǒng)之間的中介，使Java程序可以在任何平臺(tái)上運(yùn)行具有JVM實(shí)施的任何平臺(tái)。 JVM

JVM為應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)提供了幾種引人注目的優(yōu)勢(shì)：

• 平臺(tái)獨(dú)立性（“一旦寫，在任何地方運(yùn)行”）：這可以說(shuō)是最重要的好處。由於JVM將翻譯轉(zhuǎn)換為特定於平臺(tái)的機(jī)器代碼，因此Java應(yīng)用程序可以在任何具有JVM實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)上運(yùn)行，而無(wú)需重新編譯。這種可移植性對(duì)於在各種環(huán)境中部署應(yīng)用程序至關(guān)重要。
• 內(nèi)存管理： JVM的自動(dòng)垃圾收集使開(kāi)發(fā)人員免於手動(dòng)記憶管理的負(fù)擔(dān)，減少了內(nèi)存洩漏的風(fēng)險(xiǎn)，並簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)。這使開(kāi)發(fā)人員可以專注於應(yīng)用程序邏輯而不是低級(jí)內(nèi)存詳細(xì)信息。
• 穩(wěn)健性和安全性： JVM結(jié)合了安全功能，例如Bytecode驗(yàn)證和訪問(wèn)控制，以增強(qiáng)應(yīng)用程序安全性並防止惡意代碼執(zhí)行。它的異常處理機(jī)制有助於防止由於意外錯(cuò)誤而導(dǎo)致的應(yīng)用程序崩潰。
• 大型生態(tài)系統(tǒng)和庫(kù)： Java擁有龐大的庫(kù)，框架和工俱生態(tài)系統(tǒng)，為開(kāi)發(fā)人員提供了隨時(shí)可用的組件，以加速開(kāi)發(fā)。這個(gè)豐富的生態(tài)系統(tǒng)大大減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間和精力。
• 績(jī)效：，雖然以與本機(jī)代碼相比，其執(zhí)行速度較慢，而現(xiàn)代JIT彙編技術(shù)相比，其執(zhí)行速度較慢，並具有精緻的JIT編譯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了許多應(yīng)用程序的近乎應(yīng)用。 concurrent and parallel applications to leverage multi-core processors.

How does the JVM manage memory and garbage collection?

JVM Memory Management

The JVM divides memory into several distinct areas:

• Heap: This is the main memory area where objects are allocated.垃圾收集主要集中在堆上。
• 方法區(qū)域：存儲(chǔ)類元數(shù)據(jù)，方法代碼和靜態(tài)變量。
• stack：存儲(chǔ)局部變量，方法參數(shù)和方法執(zhí)行過(guò)程中的返回地址。每個(gè)線程都有自己的堆棧。
• pc登記：每個(gè)線程都有一個(gè)程序?qū)怪赶虍?dāng)前執(zhí)行的說(shuō)明。
• 本地方法堆棧：存儲(chǔ)與本機(jī)方法相關(guān)的信息（以語(yǔ)言編寫的方法（Java以外的其他語(yǔ)言）。 JVM的自動(dòng)過(guò)程是通過(guò)應(yīng)用程序不再可以觸及的對(duì)象所佔(zhàn)據(jù)的內(nèi)存的自動(dòng)過(guò)程。存在不同的垃圾收集算法，每個(gè)垃圾收集算法都有自己的權(quán)衡：
  • 標(biāo)記和掃描：識(shí)別無(wú)法到達(dá)的對(duì)象（程序中任何活躍部分未引用的對(duì)象）並重新恢復(fù)其內(nèi)存。
  • 複製：將堆成兩個(gè)空間。 Live objects are copied to one space, and the other space is reclaimed.
  • Mark and Compact: Similar to mark and sweep, but after identifying and reclaiming unreachable objects, it compacts the remaining objects to reduce memory fragmentation.
  • Generational Garbage Collection: Divides the heap into generations (young, old, permanent).根據(jù)其年齡和生存時(shí)間，將物體從一代人推廣到另一代。這通過(guò)專注於經(jīng)常收集的年輕物體來(lái)優(yōu)化垃圾收集。

  選擇垃圾收集器的選擇會(huì)顯著影響應(yīng)用程序性能。調(diào)整垃圾收集器通常對(duì)於優(yōu)化應(yīng)用程序響應(yīng)和吞吐量至關(guān)重要。

  有哪些常見(jiàn)的JVM調(diào)諧技術(shù)可以提高應(yīng)用程序性能？

  優(yōu)化JVM性能

  ，jvm tuning jvm可以顯著提高應(yīng)用程序性能。常見(jiàn)技術(shù)包括：

  • 選擇合適的垃圾收集器：不同的垃圾收集器（例如，串行，平行，CMS，G1，ZGC）具有不同的性能特徵。根據(jù)應(yīng)用程序的需求選擇適當(dāng)?shù)睦占髦陵P(guān)重要。例如，G1GC通常是大量大量應(yīng)用程序的好選擇。
  • 堆尺寸調(diào)整：設(shè)置適當(dāng)?shù)亩殉叽纾ㄊ褂?code> -XMS 用於初始堆尺寸和 <code> -xmx 最大堆尺寸的）。太小的一堆會(huì)導(dǎo)致頻繁的垃圾收集，而太大的堆可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)度的存儲(chǔ)器消耗。
  • JIT編譯器優(yōu)化： JVMS通常提供控制JIT編譯行為的選項(xiàng)。調(diào)整這些選項(xiàng)（例如，啟用層次彙編）可以提高性能。
  • 監(jiān)視和分析：使用JConsole，VisualVM或商業(yè)介紹者等工具來(lái)監(jiān)視JVM指標(biāo)（例如，垃圾收集，記憶使用，記憶使用，CPU利用率，CPU利用率）有助於識(shí)別性能botterplenecks。 Profiling tools help pinpoint specific code sections that consume excessive resources.
  • Using JVM Arguments: Various JVM arguments (eg, -XX: UseConcMarkSweepGC, -XX:MaxGCPauseMillis=200) allow fine-grained control over garbage collection and other JVM aspects.仔細(xì)選擇基於分析結(jié)果的這些參數(shù)可以顯著提高性能。
  • 天然內(nèi)存跟蹤：理解和管理本地記憶使用情況（JVM本身和本機(jī)庫(kù)使用的內(nèi)存使用）很重要，特別是對(duì)於具有廣泛本地代碼相互作用的應(yīng)用程序。 JCMD 之類的工具可以幫助跟蹤本機(jī)內(nèi)存使用。

  有效的JVM調(diào)整需要對(duì)應(yīng)用程序的特徵和JVM的內(nèi)部工作有深入的了解。實(shí)驗(yàn)和仔細(xì)監(jiān)控是找到特定應(yīng)用程序最佳配置的關(guān)鍵。

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