深入了解JVM虛拟機 第一章走進java

前言：

系統介紹Java的技術體系、發展曆程、虛拟機家族、以及自己動手編譯JDK的方法。

1. Java技術體系

• JDK：Java程式設計語言、Java虛拟機、java類庫這三部分統稱為JDK(Java Development Kit)，是用于支援Java程式開發的最小環境。
• JRE：Java類型API中的Java SE API子集和Java虛拟機這兩部分統稱為JRE(Java Runtime Environment)，是支援Java程式運作的标準環境。

2. Java虛拟機家族 （一次編譯，到處運作）

• Classic VM：“世界第一款商用Java虛拟機”，這款虛拟機隻能使用純解釋器方式來執行Java代碼。假如外挂了即時編譯器的話，即時編譯器就會完全接管虛拟機的執行系統，解釋器便不能再工作了。
• Exact VM：因它使用準确記憶體管理（EXact Memory Management）而得名，Exact VM可以抛棄掉以前Classic VM基于句柄(Handle)的對象查找方式。
• HotSpot VM：繼承了Classic VM和Exact VM的優點(如準确記憶體管理)，也有自己的新的技術，熱點代碼探測技術等。（PS：熱點代碼探測能力可以通過執行計數器找出最具有編譯價值的代碼。如果一個方法被頻繁調用，或方法中有效循環次數很多，将分别觸發标準即時編譯和棧上替換編譯行為）
• JRockit VM：一款專門為伺服器硬體和服務端應用場景高度優化的虛拟機，它可以不太關注程式啟動速度，是以JRockit内部不包含解釋器實作，全部代碼都靠即時編譯器編譯後執行。
• IBM J9 VM：IBM J9直至今天仍舊非常活躍，IBM J9虛拟機的職責分離與子產品化做得比HotSpot更優秀。
• Zing VM：Zing虛拟機是從一個HotSpot某舊版本代碼分支基礎獨立重新開放出來的高性能java虛拟機。Azul公司為它編寫了新的垃圾收集器，也修改了HopSpot内的許多實作細節，在要求低延遲、快速預熱等場景中，表現都比HotSpot表現得更好。Zing的PGC、C4收集器可以輕易支援TB級别的java堆記憶體，而且保證暫停時間 仍然可以維持在不超過10毫秒的範圍内。

3. 新一代即時編譯器

​ 對需要長時間運作的應用來說，由于經過充分預熱，熱點代碼會被HotSpot的探測機制準确定位捕獲，并将其編譯為實體硬體可直接執行的機器碼，在這類應用中java的運作效率很大程度上取決于即時編譯器所輸出的代碼品質

• HotSpot虛拟機中含有兩個即時編譯器，分别是編譯耗時短但是輸出代碼優化程度較低的用戶端編譯器(C1)以及編譯耗時長但是輸出代碼優化品質也更高的服務端編譯器(C2)。
• 新一代即時編譯器：Graal編譯器。Graal編譯器比服務端編譯器晚了足足二十年面世，有着極其充沛的後發的優勢，在保持輸出相近品質的編譯代碼的同時，開發效率和擴充性上都要顯著優于C2編譯器，這決定了C2編譯器中優秀的代碼技術可以輕易地移植到Graal編譯器上，但是反過來Graal編譯器中行之有效的優化在C2編譯器裡實作起來異常艱難。在某些測試項中已經逐漸反超C2編譯器。Graal能夠比C2更加複雜的優化，如"部分逃逸分析"(Partial Escape Analysis)，也擁有比C2更容易使用激進預測性優化政策，支援自定義的預測性假設。

4. 本章疑問

1. 什麼是解釋器和即時編譯器
2. 什麼是使用者态和核心态