学习JVM的重要性

从上层应用程序到底层操作系统，到底有哪些东西？


平时开发的应用程序主要基于各种框架，譬如Spring,SpringMVC,Mybatis,而各种框架又是基于Java API来实现的，Java API调用执行是在JVM上的，而JVM则是运行在操作系统上的，操作系统是在物理机器打交道的。

在框架上进行业务开发，或者学习框架如何使用，是大部分开发者的工作。但是实际上我们不该执着于框架该如何使用,而是应该往下走，一般最后遇到的问题都会到JVM和操作系统的问题。即使现在的 JVM 已经很完善，帮开发者做了很多事，但是我们不该以此为理由不去了解 JVM 的原理。架构师把开发者变成温室里的花朵和温水里的青蛙，如果有一天出现以下问题，该怎么解决：

  • 运行系统卡死，系统无法访问，直接 OOM 。
  • 线上 GC （垃圾回收）有问题，需要 dump 内存，进行分析。
  • 新项目上线，需要对系统进行评估，设置 JVM 的参数。
  • 面试时被问及实际项目中 JVM 参数调优。

几乎所有的高级语言在交给机器CPU执行之前，都会经历 高级语言 --> 汇编语言 --> 机器指令 的过程，因为计算机是不会直接识别高级语言的。了解高级语言如何转换成能被机器识别的语言，是开发者必须掌握的技能。

Java比C++多了动态内存分配以及垃圾回收技术，Java的虚拟机帮开发者做了垃圾收集，编译优化等一系列工作，里面的垃圾收集算法有哪些？怎么执行的？JIT编译器是怎么工作的？这些往往也是面试常谈的话题。懂得JVM的内部机构和工作机制，有利于设计高拓展的应用和快速诊断运行时的问题。

如何学习JVM

去官网找虚拟机规范（英文版）：
https://www.oracle.com/cn/java/technologies/javase-downloads.html

找到：Java Language and Virtual Machine Specifications:

打开之后是：https://docs.oracle.com/javase/specs/index.html ,也就是Java语言和虚拟机的规范。

可以选择以下书籍，如果是初学，最好学周志明老师的深入理解Java虚拟机，虚拟机规范会直接劝退：

  • Java虚拟机规范（Java SE 8版）
  • 深入理解Java虚拟机（JVM高级特性与最佳实践）

Java规范只是标准，不同的版本规范不一样，同一个版本的规范在不同的虚拟机上有不一样的实现，初学者应该从最热门主流的HotSpot虚拟机开始,也就是Oracle自己推出的Java虚拟机。

通过cmd可以看出，我装的Java环境使用的就是64位的HotSpot虚拟机：

如何真正搞懂JVM？

在了解JVM规范和原理的情况下，自己手动实现一个简易的Java虚拟机。对于大部分人来说，挺难的，但是世间万物，为之则不难，不为，则难。一步登天则难，步步为营则不难。

语言排行版，目前Java是第二名：
https://www.tiobe.com/tiobe-index/

世界上没有最好的编程语言，需要按照具体的使用场景来说话。

Java跨平台怎么理解？

Java是一门跨平台语言，所谓跨平台就是，Java源文件会被编译成为字节码文件，不管是Windows，Linux还是Mac，都有其适配的JVM，也就是字节码文件可以随意在这些JVM上去运行。

Write once,run anywhere.

其他的语言，例如c语言，编译成为机器码之后，由于底层的机器语言支持不一样，编译后的机器语言文件是不可以跨操作系统运行的。而Java则是把兼容的工作，交给了JVM。不同的JVM负责去适配不同的操作系统。

所有的Java虚拟机都遵守java虚拟机的规范，语言编写者不需要考虑兼容问题。

Java虚拟机是Java平台的基石。 它是技术的组成部分，负责硬件和操作系统的独立性，已编译代码的小尺寸以及保护用户免受恶意程序攻击的能力。
Java虚拟机是抽象的计算机。 像真正的计算机一样，它具有指令集并在运行时操作各种内存区域。 使用虚拟机实现编程语言是相当普遍的。 最知名的虚拟机可能是UCSD Pascal的P代码计算机。

JVM 跨语言怎么理解？

JVM是跨语言的平台，很多语言都可以编译成为遵守规范的字节码，这些字节码都可以在Java虚拟机上运行。Java虚拟机不关心这个字节码是不是来自于Java程序，只需要各个语言提供自己的编译器，字节码遵循字节码规范，比如字节码的开头是CAFEBABY。

将各种语言编译成为字节码文件的编译器，称之为前端编译器。而Java虚拟机中，也有编译器，比如即时编译器，此处称为后端编译器。

Java虚拟机要做到跨语言，目前来看应该是当下最强大的虚拟机。但是并非一开始设计要跨语言。

跨语言的平台有利于什么？
由于有了跨语言平台，多语言混合编程就更加方便了，通过特定领域的语言去解决特定领域的问题。

比如并行处理使用Clojure语言编写，展示层使用JRuby/Rails,中间层用Java编写，每一应用层都可以使用不同的语言编写，接口对于开发者是透明的。不同语言可以相互调用，就像是调用自己语言原生的API一样。它们都运行在同一个虚拟机上。

何为字节码？

字节码狭义上是java语言编译而成，但是由于JVM是支持多种语言编译的字节码的，而字节码都是一个标准规范，因为我们应该称其为JVM字节码。

不同的编译器，可以编译出相同的字节码文件，字节码文件也可以在不同操作系统上的不同JVM中运行。

因此，Java虚拟机实际上和Java语言并非强制关联的关系，虚拟机只和二级制文件（Class文件）强关联。

【作者简介】：
秦怀，公众号【秦怀杂货店】作者，技术之路不在一时，山高水长，纵使缓慢，驰而不息。这个世界希望一切都很快，更快，但是我希望自己能走好每一步，写好每一篇文章，期待和你们一起交流。

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