对JVM的理解

操作系统内核是至高无尚的内功心法，只有掌握了内功，学习其他的武功才会轻而易举。

现在我们来谈谈java。JVM其实是操作系统中运行的进程，JVM有操作系统进程的所有共性，但是它却不是一个普通的进程，它有它特殊的地方，它将许多本来属于操作系统管理范畴的东西，移植到了JVM内部，减少系统调用的开销。

1.在普通程序（如C++）中，如果new一个对象，会产生一个系统调用，由操作系统线程根据对象的大小分配好空间后返回;若要释放对象，也需要detele产生一个系统调用，通知操作系统 对象所占用的空间已经可以回收。但是JVM堆中，只需要在最开始进行一次系统调用，向操作系统申请一整段区域作为java程序的堆，之后创建和销毁对象都不需要再进行系统调用，而是直接由JVM在内部按需分配，这样大大减少了系统调用的开销。同时C++需要明确调用delete进行内存回收，如果程序员忘了就很容易造成内存泄露，然而在JVM中有垃圾回收器负责回收内存。

2.应用程序通常不直接和内核内存打交道，内核内存由操作系统进行管理和使用；不过随着Linux对性能的关注及改进，一些新的特性使得应用程序（JVM）可以使用内核内存，或者是映射到内核空间。Java NIO正是在这种背景下诞生的。在java NIO中，为了减少读写IO系统调用的开销，使用到了内核的内存。当应用程序想将磁盘文件的数据发送网卡，不需要先进行系统调用读入用户空间，再系统调用输出到内核空间，而是直接在内核空间就完成整个操作了，大大减少了系统调用的次数

我们可以把JVM看成一台虚拟的机器，这台机器可以按需加载可执行二进制文件（字节码文件），然后由虚拟机执行引擎解释执行字节码，将其翻译成cpu可以识别的指令。在jvm的逻辑地址空间中，有方法区（用来存放可执行文件），堆（用于存放对象和数组，jvm垃圾回收器动态分配和回收该区域的内存空间），栈（保存线程的方法调用关系，数据），常量池（存放常量）等。因此，一个Java虚拟机实例在运行过程中有三个子系统来保障它的正常运行，分别是类加载器子系统， 执行引擎子系统和垃圾收集子系统。字节码文件相当于食物，类加载器相当于嘴，执行引擎相当于胃，垃圾回收器相当于排泄系统。

执行引擎包括字节码解释器和JIT（just-in-time）及时编译器，解释器将字节码文件一行一行边解释边执行（解释成cpu能识别的指令），而JIT编译器则是将整个字节码文件编译成cpu能够识别的指令，也就是在执行前全部被翻译为机器码，这样做的好处是将热点代码缓存起来，下次使用的时候cpu直接执行，而不用再逐行解释。

为什么要引入java虚拟机呢？是为了让java能够跨平台。

在c语言中，只需要gcc将源代码文件编译后，操作系统就可以识别该执行文件了。但是在java中，当编译成字节码文件后，操作系统是无法直接运行的，因为不识别，所以引入了JVM，由JVM负责加载字节码文件，然后在JVM中解释执行，将其翻译成cpu可以识别的指令。这样一来，只需要让JVM平台相关就可以了，不同操作系统安装对应版本的JVM，然后由JVM负责和操作系统打交道，从而让java代码变成平台无关的。只需要一次编译，就能够到处执行。

java HelloWorld，该命令会首先启动一个虚拟机进程，将HelloWorld的可执行文件加载到该进程的地址空间，然后解释执行。在Java虚拟机执行过程中，只有当需要一个类的时候，才会调用类加载器来加载这个类，并不会在开始运行时加载所有的类。这种类的动态加载机制造就了java的多态。