JVM- 第一章-JVM与Java体系结构(发展历程)

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JVM-第一章-JVM与Java体系结构

1.0 JVM的发展历程
总结

1.0 JVM的发展历程

1.1.1 Sun Classic VM

早在1996年Java1.0版本的时候Sun公司发布了一款名为sun classic VM的Java虚拟机它同时也是世界上第一款商用Java虚拟机JDK1.4时完全被淘汰。
这款虚拟机内部只提供解释器。现在还有及时编译器因此效率比较低而及时编译器会把热点代码缓存起来那么以后使用热点代码的时候效率就比较高。
如果使用JIT编译器就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器JIT就会接管虚拟机的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作。两者无法同时进行工作
现在hotspot内置了此虚拟机。

1.1.2 Exact VM

为了解决上一个虚拟机问题jdk1.2时Sun提供了此虚拟机。
Exact Memory Management准确式内存管理
- 也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management
- 虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。
具备现代高性能虚拟机的维形
- 热点探测
- 编译器与解释器混合工作模式
只在solaris平台短暂使用其他平台上还是classic vm
- 英雄气短终被Hotspot虚拟机替换

1.1.3 HotSpot VM

HotSpot历史
- 最初由一家名为“Longview Technologies”的小公司设计
- 1997年此公司被sun收购2009年Sun公司被甲骨文收购。
- JDK1.3时HotSpot VM成为默认虚拟机
目前Hotspot占有绝对的市场地位称霸武林。
- 不管是现在仍在广泛使用的JDK6还是使用比例较多的JDK8中默认的虚拟机都是HotSpot
- Sun / Oracle JDK 和 OpenJDK 的默认虚拟机
- 因此本课程中默认介绍的虚拟机都是HotSpot相关机制也主要是指HotSpot的Gc机制。比如其他两个商用虚机都没有方法区的概念
从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用。
名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术。
- 通过计数器找到最具编译价值代码触发即时编译或栈上替换
- 通过编译器与解释器协同工作在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡

1.1.4 JRockit

专注于服务器端应用
- 它可以不太关注程序启动速度因此JRockit内部不包含解析器实现全部代码都靠即时编译器编译后执行。
大量的行业基准测试显示JRockit JVM是世界上最快的JVM。
- 使用JRockit产品客户已经体验到了显著的性能提高一些超过了70%和硬件成本的减少达50%。
优势全面的Java运行时解决方案组合
- JRockit面向延迟敏感型应用的解决方案JRockit Real Time提供以毫秒或微秒级的JVM响应时间适合财务、军事指挥、电信网络的需要
- MissionControl服务套件它是一组以极低的开销来监控、管理和分析生产环境中的应用程序的工具。
2008年JRockit被oracle收购。
Oracle表达了整合两大优秀虚拟机的工作大致在JDK8中完成。整合的方式是在HotSpot的基础上移植JRockit的优秀特性。
高斯林目前就职于谷歌研究人工智能和水下机器人

1.1.5 IBM的J9

全称IBM Technology for Java Virtual Machine简称IT4J内部代号J9
市场定位与HotSpot接近服务器端、桌面应用、嵌入式等多用途VM
广泛用于IBM的各种Java产品。
目前有影响力的三大商用虚拟机之一也号称是世界上最快的Java虚拟机。
2017年左右IBM发布了开源J9VM命名为openJ9交给EClipse基金会管理也称为Eclipse OpenJ9

1.1.6 KVM和CDC / CLDC Hotspot

Oracle在Java ME产品线上的两款虚拟机为CDC/CLDC HotSpot Implementation VM
KVMKilobyte是CLDC-HI早期产品
目前移动领域地位尴尬智能机被Android和iOS二分天下。
KVM简单、轻量、高度可移植面向更低端的设备上还维持自己的一片市场
- 智能控制器、传感器
- 老人手机、经济欠发达地区的功能手机
所有的虚拟机的原则一次编译到处运行。

1.1.7 Azul VM

前面三大“高性能Java虚拟机”使用在通用硬件平台上这里Azul VW和BEA Liquid VM是与特定硬件平台绑定、软硬件配合的专有虚拟机
- 高性能Java虚拟机中的战斗机。
Azul VM是Azul Systems公司在HotSpot基础上进行大量改进运行于Azul Systems公司的专有硬件Vega系统上的Java虚拟机。
每个Azul VM实例都可以管理至少数十个CPU和数百GB内存的硬件资源并提供在巨大内存范围内实现可控的GC时间的垃圾收集器、专有硬件优化的线程调度等优秀特性。
2010年AzulSystems公司开始从硬件转向软件发布了自己的Zing JVM可以在通用x86平台上提供接近于Vega系统的特性。

1.1.8 Liquid VM

高性能Java虚拟机中的战斗机。
BEA公司开发的直接运行在自家Hypervisor系统上
Liquid VM即是现在的JRockit VEVirtual EditionLiquid VM不需要操作系统的支持或者说它自己本身实现了一个专用操作系统的必要功能如线程调度、文件系统、网络支持等。
随着JRockit虚拟机终止开发Liquid vM项目也停止了。

1.1.9 Apache Harmony

Apache也曾经推出过与JDK1.5和JDK1.6兼容的Java运行平台Apache Harmony。
它是IBM和Intel联合开发的开源JVM受到同样开源的OpenJDK的压制Sun坚决不让Harmony获得JCP认证最终于2011年退役IBM转而参与OpenJDK
虽然目前并没有Apache Harmony被大规模商用的案例但是它的Java类库代码吸纳进了Android SDK。

1.2.1 Micorsoft JVM

微软为了在IE3浏览器中支持Java Applets开发了Microsoft JVM。
只能在Windows平台下运行。但确是当时Windows下性能最好的Java VM。
1997年Sun以侵犯商标、不正当竞争罪名指控微软成功赔了Sun很多钱。微软WindowsXP SP3中抹掉了其VM。现在Windows上安装的jdk都是HotSpot。

1.2.2 Taobao JVM

由AliJVM团队发布。阿里国内使用Java最强大的公司覆盖云计算、金融、物流、电商等众多领域需要解决高并发、高可用、分布式的复合问题。有大量的开源产品。
基于OpenJDK 开发了自己的定制版本AlibabaJDK简称AJDK。是整个阿里Java体系的基石。
基于OpenJDK Hotspot VM发布的国内第一个优化、深度定制且开源的高性能服务器版Java虚拟机。
- 创新的GCIHGC invisible heap技术实现了off-heap即将生命周期较长的Java对象从heap中移到heap之外并且GC不能管理GCIH内部的Java对象以此达到降低GC的回收频率和提升GC的回收效率的目的。
- GCIH中的对象还能够在多个Java虚拟机进程中实现共享
- 使用crc32指令实现JVM intrinsic 降低JNI 的调用开销
- PMU hardware 的Java profiling tool 和诊断协助功能
- 针对大数据场景的ZenGc
taobao vm应用在阿里产品上性能高硬件严重依赖intel的cpu损失了兼容性但提高了性能
- 目前已经在淘宝、天猫上线把oracle官方JvM版本全部替换了。

1.2.3 Dalvik VM

谷歌开发的应用于Android系统并在Android2.2中提供了JIT发展迅猛。
Dalvik VM只能称作虚拟机而不能称作“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
基于寄存器架构不是jvm的栈架构。
执行的是编译以后的dexDalvik Executable文件。执行效率比较高。
- 它执行的dexDalvik Executable文件可以通过class文件转化而来使用Java语法编写应用程序可以直接使用大部分的Java API等。
Android 5.0使用支持提前编译Ahead of Time CompilationAoT的ART VM替换Dalvik VM。

1.2.4 Graal VM

2018年4月oracle Labs公开了Graal VM号称 “Run Programs Faster Anywhere”野心勃勃。与1995年java的”write oncerun anywhere"遥相呼应。
Graal VM在HotSpot VM基础上增强而成的跨语言全栈虚拟机可以作为“任何语言” 的运行平台使用。语言包括Java、Scala、Groovy、KotlinC、C++、Javascript、Ruby、Python、R等
支持不同语言中混用对方的接口和对象支持这些语言使用已经编写好的本地库文件
工作原理是将这些语言的源代码或源代码编译后的中间格式通过解释器转换为能被Graal VM接受的中间表示。Graal VM提供Truffle工具集快速构建面向一种新语言的解释器。在运行时还能进行即时编译优化获得比原生编译器更优秀的执行效率。
如果说HotSpot有一天真的被取代Graal VM希望最大。但是Java的软件生态没有丝毫变化。