詳解JVM工作原理和特點

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在我們運行和調試Java程式的時候,經常會提到一個JVM的概念。本文將為大家講解JVM工作原理和特點，希望對大家有所協助。

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JVM工作原理和特點主要是指作業系統裝入JVM是通過jdk中Java.exe來完成,通過下面4步來完成JVM環境.

1.建立JVM裝載環境和配置

2.裝載JVM.dll

3.初始化JVM.dll並掛界到JNIENV(JNI調用介面)執行個體

4.調用JNIEnv執行個體裝載並處理class類。

 

在我們運行和調試Java程式的時候,經常會提到一個JVM的概念.JVM是Java程式啟動並執行環境,但是他同時一個作業系統的一個應用程式一個進程,因此他也有他自己的啟動並執行生命週期,也有自己的代碼和資料空間.

首先來說一下JVM工作原理中的jdk這個東西,不管你是初學者還是高手,是j2ee程式員還是j2se程式員,jdk總是在幫我們做一些事情.我們在瞭解Java之前首先大師們會給我們提供說jdk這個東西.它在Java整個體系中充當著什麼角色呢?我很驚歎sun大師們設計天才,能把一個如此完整的體繫結構化的如此完美.jdk在這個體系中充當一個生產加工中心,產生所有的資料輸出,是所有指令和戰略的執行中心.本身它提供了Java的完整方案,可以開發目前Java能支援的所有應用和系統程式.這裡說一個問題,大家會問,那為什麼還有j2me,j2ee這些東西,這兩個東西目的很簡單,分別用來簡化各自領域內的開發和構建過程.jdk除了JVM之外,還有一些核心的API,整合API,使用者工具,開發技術,開發工具和API等組成

好了,廢話說了那麼多,來點於主題相關的東西吧.JVM在整個jdk中處於最底層,負責於作業系統的互動,用來屏蔽作業系統環境,提供一個完整的Java運行環境,因此也就虛擬電腦. 作業系統裝入JVM是通過jdk中Java.exe來完成,通過下面4步來完成JVM環境.

1.建立JVM裝載環境和配置

2.裝載JVM.dll

3.初始化JVM.dll並掛界到JNIENV(JNI調用介面)執行個體

4.調用JNIEnv執行個體裝載並處理class類。

一．JVM裝入環境，JVM提供的方式是作業系統的動態串連檔案．既然是檔案那就一個裝入路徑的問題，Java是怎麼找這個路徑的呢？當你在調用Java test的時候，作業系統會在path下在你的Java.exe程式，Java.exe就通過下面一個過程來確定JVM的路徑和相關的參數配置了．下面基於Windows的實現的分析．

首先尋找jre路徑，Java是通過GetApplicationHome api來獲得當前的Java.exe絕對路徑，c:\j2sdk1.4.2_09\bin\Java.exe,那麼它會截取到絕對路徑c:\j2sdk1.4.2_09\，判斷c:\j2sdk1.4.2_09\bin\Java.dll檔案是否存在，如果存在就把c:\j2sdk1.4.2_09\作為jre路徑，如果不存在則判斷c:\j2sdk1.4.2_09\jre\bin\Java.dll是否存在，如果存在這c:\j2sdk1.4.2_09\jre作為jre路徑．如果不存在調用GetPublicJREHome查HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\Java Runtime Environment\“當前JRE版本號碼”\JavaHome的路徑為jre路徑。

然後裝載JVM.cfg檔案JRE路徑+\lib+\ARCH（CPU構架）+\JVM.cfgARCH（CPU構架）的判斷是通過Java_md.c中GetArch函數判斷的，該函數中windows平台只有兩種情況：WIN64的‘ia64’，其他情況都為‘i386’。以我的為例：C:\j2sdk1.4.2_09\jre\lib\i386\JVM.cfg.主要的內容如下：

1. -client KNOWN   
2. -server KNOWN   
3. -hotspot ALIASED_TO -client   
4. -classic WARN   
5. -native ERROR   
6. -green ERROR  

在我們的jdk目錄中jre\bin\server和jre\bin\client都有JVM.dll檔案存在，而Java正是通過JVM.cfg設定檔來管理這些不同版本的JVM.dll的．通過檔案我們可以定義目前jdk中支援那些JVM,前面部分（client）是JVM名稱，後面是參數，KNOWN表示JVM存在，ALIASED_TO表示給別的JVM取一個別名，WARN表示不存在時找一個JVM替代，ERROR表示不存在拋出異常．在運行Java XXX是，Java.exe會通過CheckJVMType來檢查當前的JVM類型，Java可以通過兩種參數的方式來指定具體的JVM類型，一種按照JVM.cfg檔案中的JVM名稱指定，第二種方法是直接指定，它們執行的方法分別是“Java -J”、“Java -XXaltJVM=”或“Java -J-XXaltJVM=”。如果是第一種參數傳遞方式，CheckJVMType函數會取參數‘-J’後面的JVM名稱，然後從已知的JVM配置參數中尋找如果找到同名的則去掉該JVM名稱前的‘-’直接返回該值；而第二種方法，會直接返回“-XXaltJVM=”或“-J-XXaltJVM=”後面的JVM類型名稱；如果在運行Java時未指定上面兩種方法中的任一一種參數，CheckJVMType會取設定檔中第一個配置中的JVM名稱，去掉名稱前面的‘-’返回該值。CheckJVMType函數的這個傳回值會在下面的函數中匯同jre路徑組合成JVM.dll的絕對路徑。如果沒有指定這會使用JVM.cfg中第一個定義的JVM.可以通過set _Java_LAUNCHER_DEBUG=1在控制台上測試．

最後獲得JVM.dll的路徑，JRE路徑+\bin+\JVM類型字串+\JVM.dll就是JVM的檔案路徑了，但是如果在調用Java程式時用-XXaltJVM=參數指定的路徑path,就直接用path+\JVM.dll檔案做為JVM.dll的檔案路徑．

二：裝載JVM.dll

通過第一步已經找到了JVM的路徑，Java通過LoadJavaVM來裝入JVM.dll檔案．裝入工作很簡單就是調用Windows API函數：

LoadLibrary裝載JVM.dll動態串連庫．然後把JVM.dll中的匯出函數JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs掛接到InvocationFunctions變數的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函數指標變數上。JVM.dll的裝載工作宣告完成。

三：初始化JVM，獲得本地調用介面，這樣就可以在Java中調用JVM的函數了．調用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法獲得JNIEnv結構的執行個體．

四：運行Java程式．

Java程式有兩種方式一種是jar包，一種是class. 運行jar,Java -jar XXX.jar啟動並執行時候，Java.exe調用GetMainClassName函數，該函數先獲得JNIEnv執行個體然後調用Java類Java.util.jar.JarFileJNIEnv中方法getManifest()並從返回的Manifest對象中取getAttributes("Main-Class")的值即jar包中檔案：META-INF/MANIFEST.MF指定的Main-Class的主類名作為啟動並執行主類。之後main函數會調用Java.c中LoadClass方法裝載該主類（使用JNIEnv執行個體的FindClass）。main函數直接調用Java.c中LoadClass方法裝載該類。如果是執行class方法。main函數直接調用Java.c中LoadClass方法裝載該類。

然後main函數調用JNIEnv執行個體的GetStaticMethodID方法尋找裝載的class主類中

“public static void main(String[] args)”方法，並判斷該方法是否為public方法，然後調用JNIEnv執行個體的

CallStaticVoidMethod方法調用該Java類的main方法。 

JVM工作原理和特點介紹到這裡。

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