深入理解JVM01-走近Java

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世界上没有完美的程序，但我们并不因此沮丧，因为写程序本来就是一个不断追求完美的过程。

第一章的内容大致翻阅了一下感觉还是挺多的，大致都是关于Java的特点、发展史、Java未来的走向以及阅读OpenJDK源码的指导。对于第一章的内容我也准备做一些总结，以备以后的扩充和温故。

Java的特性和优点

提升了开发效率

  • 结构严谨，面向对象
  • 摆脱硬件束缚，“一次编写，到处运行”
  • 相对安全的内存管理和访问机制，避免了绝大部分的内存泄漏和指针越界问题(内存回收机制)
  • 热点代码检测和运行时编译及优化，运行次数越多性能越好
  • 完善的应用程序接口(第三方类库)

Java的技术体系

Sun公司所定义的Java技术体系包括以下几个组成部分：

  1. Jav程序设计语言
  2. 各种硬件平台上的Java虚拟机
  3. Class文件格式（面向对象的载体）
  4. Java API库（Java自带可调用的库）
  5. 来自商业机构和开源社区的第三方Java类库（封装好的库）

JDK(Java Development Kit)：1+2+4，也就是支持Java开发的最小环境。
JRE(Java Runtime Environment)：JavaSE(Java Standard Edition)的API+虚拟机。

Java技术体系模块图：

Java技术体系模块图

按照技术服务领域划分，Java技术体系可以分为4个平台：

  • JavaCard：支持一些Java小程序运行在小内存设备上的平台，如智能卡
  • JavaME(Micro Edition)：支持Java运行在移动终端上的平台，对JavaAPI有所精简，并加入了针对移动端的支持
  • JavaSE(Standard Edition)：支持面向桌面级应用(如Windows下的应用程序)的Java平台，提供了完整的Java核心API。
  • JavaEE(Enterprise Edition)：支持使用多层架构的企业应用(如ERP、CRM应用)的Java平台，对JavaSE API做了大量的扩充并提供相关的部署支持

入门版(Card)👉阉割版(ME)👉标配(SE)👉Pro(EE)

Java发展史

  • 1991年，提出绿色项目（猜想可能是针对c/c++中的垃圾回收，内存处理之类的问题而提出的一个更友好的语言概念）;
  • 创立oak（java语言的前身，为了解决家用电器的通信问题而诞生，没有理想市场，不久后将要失败）;设计出硬件原型；同时设计出注释器。
  • 1992年，更名为java; Star-Seven Prototype(七星原型，度娘上查了好久没找到，有机会去翻墙再查吧。 猜想可能是当时那个版本的七大基本规范吧。。。先记下来);
  • 1993年，TV Set-top Box ( 可能是在电视机顶盒 试用吧)；发布应用开发平台。。
  • 1994年，LiveOak（可能是oak发展有一些起色的意思吧。英语不好真的很忧伤。）;发布Era浏览器；继而发布HotJava浏览器；设计出java编译器；
  • 1995年，正式注册java,并相继获得Netscape,Oracle,Microsoft的支持，HotJava进一步发展。
  • 1996年，java1.0发布。
  • 1996年4月，10个最主要的操作系统供应商申明将在其产品中嵌入JAVA技术
  • 1997年，java1.1发布。
  • 1997年9月，JavaDeveloperConnection社区成员超过十万 。
  • 1998年2月，JDK1.1被下载超过2,000,000次
  • 1998年，java1.2发布。
  • 1998年12月8日，JAVA2企业平台J2EE发布。
  • 1999年6月，SUN公司发布Java的三个版本：标准版、企业版和微型版（J2SE、J2EE、J2ME）
  • 2000年，java1.3发布。
  • 2002年，java1.4发布，自此Java的计算能力有了大幅提升。
  • 2004年，java5.0发布，J2SE1.5发布，是Java语言的发展史上的又一里程碑事件。为了表示这个版本的重要性，J2SE1.5更名为J2SE5.0
  • 2005年6月，JavaOne大会召开，SUN公司公开Java SE 6。此时，Java的各种版本已经更名以取消其中的数字“2”：J2EE更名为Java EE, J2SE更名为Java SE，J2ME更名为Java ME。
  • 2006年，java6.0发布，并半开源。
  • 2010年，Oracle收购Sun公司，苹果不再支持java
  • 2011年，java7.0发布。
  • 2014年，java8.0发布。

Java虚拟机发展史

  • Sun Classic/Exact VM(初代)：世界上第一款商用Java虚拟机，Sun公司研发，主要特点：慢。
  • Sun HotSpot VM(新技术)：目前使用范围最广的虚拟机，是Sun从一家名为Longview Technologies公司收购来的。主要特点：热点探测技术。
  • Sun Mobile-Embedded VM/Meta-Circular VM(探索)：面对移动嵌入式市场的探索
  • BEA JRockit /IBM J9 VM(其它公司)：当时号称”世界上最快的Java虚拟机”
  • Azul VM/BEA Liquid VM(特定硬件)：高性能Java的武器，特定硬件可以最大限度地发挥硬件的能力，提升Java程序的执行能力。
  • Apache Harmony/Google Android Dalvik VM(高速发展)：安卓虚拟机。是Android平台的核心组成部分之一。
  • Microsoft JVM(彩蛋)：2333

Java的未来

  1. 模块化：说起来也就是解除功能模块和功能模块之间的耦合，降低系统维护消耗。(书上也没仔细说，大家看着标题脑补一下也就知道是干嘛的)
  2. 混合语言：对系统来说是好事(因为不同语言有不同语言的特点 也就是擅长的地方)，但是对于Java程序员的要求也会因此而提高。
  3. 多核并行：顺应发展
  4. 丰富语法：更新JDK版本
  5. 64位虚拟机：现在64位虚拟机速度没有32位快，主要是Java EE对64位虚拟机的要求比较急迫。

自己编译JDK

想要一探JDK内部的实现机制，最便捷的路径之一就是自己编译一套JDK，通过阅读和跟踪调试JDK源码去了解Java技术体系的原理，虽然门槛会高一点，但肯定会比阅读各种书籍、文章更加贴近本质。另外，JDK中很多底层方法都是本地化的，需要跟踪这些方法的运作或对JDK进行Hack的时候，都需要自己编译一套JDK。

OpenJDK源码结构图：

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├─agent                            Serviceability Agent的客户端实现 
├─make                             用来build出HotSpot的各种配置文件 
├─src                              HotSpot VM的源代码 
│  ├─cpu                            CPU相关代码（汇编器、模板解释器、ad文件、部分runtime函数在这里实现） 
│  ├─os                             操作系相关代码 
│  ├─os_cpu                         操作系统+CPU的组合相关的代码 
│  └─share                          平台无关的共通代码 
│      ├─tools                        工具 
│      │  ├─hsdis                      反汇编插件 
│      │  ├─IdealGraphVisualizer       将server编译器的中间代码可视化的工具 
│      │  ├─launcher                   启动程序“Java” 
│      │  ├─LogCompilation             将-XX:+LogCompilation输出的日志（hotspot.log）整理成更容易阅读的格式的工具 
│      │  └─ProjectCreator             生成Visual Studio的project文件的工具 
│      └─vm                           HotSpot VM的核心代码 
│          ├─adlc                       平台描述文件（上面的cpu或os_cpu里的*.ad文件）的编译器 
│          ├─asm                        汇编器接口 
│          ├─c1                         client编译器（又称“C1”） 
│          ├─ci                         动态编译器的公共服务/从动态编译器到VM的接口 
│          ├─classfile                  类文件的处理（包括类加载和系统符号表等） 
│          ├─code                       动态生成的代码的管理 
│          ├─compiler                   从VM调用动态编译器的接口 
│          ├─gc_implementation          GC的实现 
│          │  ├─concurrentMarkSweep      Concurrent Mark Sweep GC的实现 
│          │  ├─g1                       Garbage-First GC的实现（不使用老的分代式GC框架） 
│          │  ├─parallelScavenge         ParallelScavenge GC的实现（server VM默认，不使用老的分代式GC框架） 
│          │  ├─parNew                   ParNew GC的实现 
│          │  └─shared                   GC的共通实现 
│          ├─gc_interface               GC的接口 
│          ├─interpreter                解释器，包括“模板解释器”（官方版在用）和“C++解释器”（官方版不在用） 
│          ├─libadt                     一些抽象数据结构 
│          ├─memory                     内存管理相关（老的分代式GC框架也在这里） 
│          ├─oops                       HotSpot VM的对象系统的实现 
│          ├─opto                       server编译器（又称“C2”或“Opto”） 
│          ├─prims                      HotSpot VM的对外接口，包括部分标准库的native部分和JVMTI实现 
│          ├─runtime                    运行时支持库（包括线程管理、编译器调度、锁、反射等） 
│          ├─services                   主要是用来支持JMX之类的管理功能的接口 
│          ├─shark                      基于LLVM的JIT编译器（官方版里没有使用） 
│          └─utilities                  一些基本的工具类 
└─test                             单元测试
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