這篇文章由幾個問題組成，目的是想厘清JVM的一些基本概念，同時最後引出JVM知識體系的幾大塊，以後的文章就圍繞這幾大塊展開。

1. 什麽是JVM？它有什麽作用？

JVM是Java虛擬機的簡寫，Java是先編譯後解釋型的語言，其最初設計的目的是“一次編寫，到處運行”，也就是要實現平臺的無關性，這個特性正是通過使用JVM實現的。

編譯器首先將Java程序編譯成字節碼.class文件，再由JVM加載，解釋成機器指令給不同的系統（從這個意義上說，Java屬於解釋型語言，因為它並非是直接將代碼編譯成機器可以理解的二進制文件）。不同系統的JVM是不一樣的，但是都能處理.class文件，所以不同運行平臺都能處理程序員編寫的同一份Java代碼。而對於其它傳統編程語言來說（如C/C++），由於它和底層密切相關，其基礎類型的字節長度是不一樣的，導致平臺兼容性就差了很多。

2. JVM的特性有哪些？

（1）基於棧的虛擬機：不同於Intel x86和ARM等比較流行的計算機處理器都是基於寄存器^[1]（register）架構，JVM是基於棧執行的。（通過.class文件反編譯（javap -verbose xxx.class）後的字節碼文件可以看到，JVM是通過棧將指令逐條壓入的）

（2）符號引用：處基本類型以外的所有Java類型都是通過符號引用取得關聯的，而非顯式的基於內存地址的引用。（類加載機制過程是加載-連接-初始化-使用-卸載，其中，連接分成三步：準備、驗證、解析，解析階段的目的就是將符號引用轉變成直接引用）

（3）垃圾回收機制：類的實例由用戶顯式創建，通過垃圾回收機制進行銷毀。

（4）基本類型長度與平臺無關。

（5）網絡字節序：Java .class文件的二進制表示使用的是基於網絡的字節序，即大端（big endian）字節序，保證了各個平臺之間的統一性。

（大端字節序：即低位地址存儲數據的高位值；小端字節序則相反。

網絡字節序是大端字節序，也就是說在網絡傳輸過程中，首先接收到的是數字的高位值。

Intel x86使用小端字節序，RISC^[2]系列平臺使用了大端字節序）

3. 有哪些類型的JVM？

最主流的是HotSpot VM，是Sun JDK和open JDK共同使用的VM，由於09年Oracle收購了BEA和Sun，在JDK 1.8之後的HotSpot VM是原來的HotSpot VM和JRockit VM的合並版。

HotSpot VM的優點是可以動態編譯^[3]，大大提升了程序執行的性能。

其它的還有：IBM的J9 VM、Zing VM等。

另外，Android平臺上的Dalvik，雖然名義上不叫JVM，但它可以將Java代碼轉化成Dalvik可以使用的代碼，其功能基本和JVM相同，也可以歸作JVM。（為此，Oracle還告了Google）

4. 字節碼是什麽？

字節碼是程序代碼到機器碼之間的中間代碼。JVM並非一次性將所有字節碼讀入內存，而是在使用時加載（類加載機制）；同時也並非將所有的字節碼都預先解釋成機器碼，而是通過JIT技術，僅解釋部分熱點代碼以提高性能。

可以用JDK自帶的反編譯命令javap -verbose查看字節碼，這時可以看到JVM基於棧的設計，對每個指令都是入棧出棧來執行，另外，還可以看到JVM是符號引用，而非指向直接內存地址的引用；也可以用16進制工具winHex查看字節碼，這時會看到魔數、版本號、常量池（個數、類型等）等信息。

5. JDK、JRE和JVM的關系是什麽？

JDK包含了JRE，還包含開發工具（編譯工具javac、反編譯工具javap、打包工具jar等）；

JRE是Java程序運行環境，包含了JVM，還包含其它的程序運行需要的系統API，如rt.jar等。

JVM是運行Java程序的核心，用來處理字節碼、管理內存等。

6. JVM知識體系分哪幾部分？

在我這裏，將JVM知識體系分成五個部分：

（1）類的加載機制；

（2）JVM內存模型和內存結構；

（3）GC策略/算法;

（4）GC分析、JVM調優；

（5）虛擬機性能監控與故障處理。

先總述一下這幾大塊的關系：

對於已有的Java程序代碼，首先將其編譯成字節碼，然後需要加載進內存中，這時要用到類的加載機制（包括類如何加載，什麽時候加載，什麽時候使用與卸載等）；加載進內存中需要分配內存空間，所以要了解JVM的內存模型和內存結構；JVM會針對程序進行GC，所以要了解什麽時候GC、如何GC等；接下來還會涉及到JVM調優，調優主要針對的是GC，所以調優之前首先要分析GC的運行情況；最後了解HotSpot虛擬機相關的知識以及虛擬機性能監控和故障處理的知識。

以後JVM的文章大致就圍繞這幾塊展開。

註：

[1] 寄存器：是CPU中的部件，讀寫速度非常快，可用來進行算術和邏輯運算、存儲地址（尋址）等

[2] RISC：即精簡指令集的簡寫。RISC是CPU的一種設計模式，它對指令數目和尋址方式做了精簡，且所有指令的格式一致，指令周期相同，使得硬件只用執行簡單的那部分指令，其它復雜指令則通過簡單指令復合而成。它的實現更容易，並行程度更好，編譯效率更高。

[3] 動態編譯：也可以叫做JIT。Java是先將程序代碼編譯成字節碼，再由虛擬機解釋給不同的機器來執行。使用HotSpot VM，虛擬機可以讀入字節碼之後，不將所有的字節碼都逐條解釋成機器碼存起來，因為這樣效率太低，而是將經常重復執行的“熱點”代碼先解釋成機器碼，並進行優化。這樣可以提高性能。

Java基礎篇(JVM)——總領