什麼是Java虛擬機（JVM），它如何工作？

什麼是Java虛擬機（JVM），它如何工作？

了解Java虛擬機

Java虛擬機（JVM）是​​Java平台的重要組成部分。這不是物理機器；相反，它是執行Java字節碼的假設計算機的軟件實現。將其視為翻譯和執行環境。 Java程序員在Java中編寫代碼，然後將其編譯為YATTECODE - 獨立於平台的指令集。您的操作系統無法直接理解此字節碼；解釋和執行此字節詞是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））。該字節碼是無關的，這意味著相同的.class文件可以在具有兼容JVM的任何系統上運行。
4. class Loading： JVM的類加載程序將必要的字節碼文件加載到內存中。它執行諸如驗證（確保bytecode Integrity）和鏈接（將引用引用到其他類）等任務。
6. bytecode drights/compilation/compilation/compilation： jvm解釋了字節，將每個指令轉換為基礎操作系統的相應機器代碼。許多JVM還採用了Just-time（JIT）彙編，其中經常執行字節碼部分被編譯到本機機器代碼中以更快地執行。這顯著提高了純粹的解釋。
7. 執行：解釋或編譯的機器代碼由CPU執行，從而導致程序的輸出。
10. 垃圾收集： JVM會自動管理記憶分配和收集的記憶，並在對像中佔據了內存，並在對像中收集記憶。這可以防止內存洩漏並簡化開發人員的內存管理。

本質上，JVM充當您的Java代碼和基礎操作系統之間的中介，使Java程序可以在任何平台上運行具有JVM實施的任何平台。 JVM

JVM為應用程序開發提供了幾種引人注目的優勢：

• 平台獨立性（“一旦寫，在任何地方運行”）：這可以說是最重要的好處。由於JVM將翻譯轉換為特定於平台的機器代碼，因此Java應用程序可以在任何具有JVM實現的系統上運行，而無需重新編譯。這種可移植性對於在各種環境中部署應用程序至關重要。
• 內存管理： JVM的自動垃圾收集使開發人員免於手動記憶管理的負擔，減少了內存洩漏的風險，並簡化了開發。這使開發人員可以專注於應用程序邏輯而不是低級內存詳細信息。
• 穩健性和安全性： JVM結合了安全功能，例如Bytecode驗證和訪問控制，以增強應用程序安全性並防止惡意代碼執行。它的異常處理機制有助於防止由於意外錯誤而導致的應用程序崩潰。
• 大型生態系統和庫： Java擁有龐大的庫，框架和工俱生態系統，為開發人員提供了隨時可用的組件，以加速開發。這個豐富的生態系統大大減少了開發時間和精力。
• 績效：，雖然以與本機代碼相比，其執行速度較慢，而現代JIT彙編技術相比，其執行速度較慢，並具有精緻的JIT編譯技術，實現了許多應用程序的近乎應用。 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。
• 方法區域：存儲類元數據，方法代碼和靜態變量。
• stack：存儲局部變量，方法參數和方法執行過程中的返回地址。每個線程都有自己的堆棧。
• pc登記：每個線程都有一個程序對抗指向當前執行的說明。
• 本地方法堆棧：存儲與本機方法相關的信息（以語言編寫的方法（Java以外的其他語言）。 JVM的自動過程是通過應用程序不再可以觸及的對象所佔據的內存的自動過程。存在不同的垃圾收集算法，每個垃圾收集算法都有自己的權衡：
  • 標記和掃描：識別無法到達的對象（程序中任何活躍部分未引用的對象）並重新恢復其內存。
  • 複製：將堆成兩個空間。 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).根據其年齡和生存時間，將物體從一代人推廣到另一代。這通過專注於經常收集的年輕物體來優化垃圾收集。

  選擇垃圾收集器的選擇會顯著影響應用程序性能。調整垃圾收集器通常對於優化應用程序響應和吞吐量至關重要。

  有哪些常見的JVM調諧技術可以提高應用程序性能？

  優化JVM性能

  ，jvm tuning jvm可以顯著提高應用程序性能。常見技術包括：

  • 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。根據應用程序的需求選擇適當的垃圾收集器至關重要。例如，G1GC通常是大量大量應用程序的好選擇。
  • 堆尺寸調整：設置適當的堆尺寸（使用 -XMS 用於初始堆尺寸和 <code> -xmx 最大堆尺寸的）。太小的一堆會導致頻繁的垃圾收集，而太大的堆可能會導致過度的存儲器消耗。
  • JIT編譯器優化： JVMS通常提供控制JIT編譯行為的選項。調整這些選項（例如，啟用層次彙編）可以提高性能。
  • 監視和分析：使用JConsole，VisualVM或商業介紹者等工具來監視JVM指標（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.仔細選擇基於分析結果的這些參數可以顯著提高性能。
  • 天然內存跟踪：理解和管理本地記憶使用情況（JVM本身和本機庫使用的內存使用）很重要，特別是對於具有廣泛本地代碼相互作用的應用程序。 JCMD 之類的工具可以幫助跟踪本機內存使用。

  有效的JVM調整需要對應用程序的特徵和JVM的內部工作有深入的了解。實驗和仔細監控是找到特定應用程序最佳配置的關鍵。

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