- 1. 2011年，`JDK7`釋出，1.7u4中，開始啟用新的垃圾回收器`G1`（但是不是預設）。 - 2. 2017年，釋出`JDK9`，`G1`成為預設`GC`，代替`CMS`。(一般公司使用`jdk8`的時候，會通過引數，指定`GC`為`G1`) - 3. 2018年，釋出`JDK11`，帶來了革命性`ZGC`，效能比較強。 ## 虛擬機器介紹 虛擬機器，就是虛擬的計算機，可以執行一系列虛擬計算機指令，大體上可以分為系統虛擬機器和程式虛擬機器。它們執行時，都會受到虛擬機器提供的資源的限制。 - 系統虛擬機器：模擬模擬系統的，比如`Visual Box`，`VMware`。 - 程式虛擬機器：為執行單個計算機程式設計的，比如`Java`虛擬機器。 ## JAVA虛擬機器 `Java`虛擬機器是一臺執行位元組碼的虛擬機器計算機，但是位元組碼不一定是由`Java`語言編譯而成。但是隻要使用這一套虛擬機器規則的語言，就可以享受到跨平臺，垃圾收集以及可靠的即時編譯器。`JVM`和硬體之間沒有直接的互動。 - 一次編譯，到處執行。 - 自動記憶體管理 - 自動垃圾回收 下面是ava平臺文件中Java概念圖的描述，可以看出`javac`命令在`JDK`中，也就是將`.java`檔案編譯成為`.class`檔案，這個就是前端編譯器，將原始檔編譯成為位元組碼。這個編譯器不在`JRE`中，也說明了`JRE`不包括編譯環境。 JRE和JDK都包括了JVM虛擬機器。JRE是執行時環境，而JDK包含了開發環境。 JDK7 中java家族的結構組成 : https://docs.oracle.com/javase/7/docs/  JDK7 中java家族的結構組成 : https://docs.oracle.com/javase/8/docs/  ## JVM結構  上面的圖主要包括三部分：類載入器，執行時資料區，執行引擎。 類載入器，主要是將Class檔案（已經經過前端編譯器編譯後的位元組碼檔案），載入到執行時資料區，生成Class物件，這個過程會設計載入，連結，初始化等過程。 執行時區域主要分為： - 執行緒私有（每個執行緒有一份）： - 程式計數器:`Program Count Register`,執行緒私有，沒有垃圾回收 - 虛擬機器棧:`VM Stack`，執行緒私有，沒有垃圾回收 - 本地方法棧:`Native Method Stack`,執行緒私有，沒有垃圾回收 - 執行緒共享： - 方法區:`Method Area`，以`HotSpot`為例，`JDK1.8`後元空間取代方法區，有垃圾回收。 - 堆:`Heap`，垃圾回收最重要的地方。 執行引擎主要包括直譯器和即時編譯器（熱點程式碼提前編譯好，這是後端編譯器），垃圾回收器。位元組碼檔案不能直接被機器識別，所以需要執行引擎來做轉換。 ## Java程式碼執行流程 Java程式碼變成位元組碼檔案的過程中，其實包含了詞法分析，語法分析，語法樹，語義分析等一系列操作。  在執行引擎中，有JIT編譯器，也就是第二次編譯的過程會發生在這裡，會將熱點程式碼編譯成為機器指令，是按照方法的維度，快取起來（放在方法區）,也稱之為`CodeCache`。 ## JVM架構模型 Java編譯器主要是基於棧的指令集架構，個人覺得主要原因是可移植性決定的，JVM需要跨平臺。指令集架構主要有兩種： - 基於棧的指令集架構：一個方法相當於一個入棧的操作，執行完相當於出棧操作。 - 基於暫存器的指令集架構 ### 基於棧的指令集架構的特點 主要特點： - 設計實現簡單，適用於資源受限的系統，比如機頂盒，小玩具上。 - 避開暫存器分配難題：使用零地址指令方式分配。 - 指令流中大部分都是零地址指令，執行過程依賴操作棧，指令集更小（零地址），編譯器容易實現。 - 不需要硬體支援，可移植性強，容易實現跨平臺。 ### 基於暫存器架構的特點 - 典型應用是x86的二進位制指令集 - 依賴於硬體，可移植性差 - 效能好，執行效率高 - 更少指令執行一項操作 - 大部分情況下，暫存器的架構，一，二，三地址指令為主，而基於棧的指令集卻是以零地址指令為主。 **說明：什麼叫零地址指令，一地址指令，二地址指令？** 零地址指令只有操作碼,沒有運算元。這種指令有兩種情況:一是無需運算元,另一種是運算元為預設的(隱含的),預設為運算元在暫存器中,指令可直接訪問暫存器。 - 三地址指令：一般地址域中A1、A2分別確定第一、第二運算元地址,A3確定結果地址。下一條指令的地址通常由程式計數器按順序給出。 - 二地址指令：地址域中A1確定第一運算元地址，A2同時確定第二運算元地址和結果地址。 - 單地址指令：地址域中A 確定第一運算元地址。固定使用某個暫存器存放第二運算元和操作結果。因而在指令中隱含了它們的地址。 - 零地址指令：在堆疊型計算機中，運算元一般存放在下推堆疊頂的兩個單元中,結果又放入棧頂,地址均被隱含，因而大多數指令只有操作碼而沒有地址域。 棧資料結構，一般只有入棧和出棧，所以操作的地方只有棧頂元素，所以位置是確定的，不需要地址。 **例子** 執行2+3的操作，如果是基於棧的計算流程： ```txt iconst_2 // 常量2入棧 istore_1 iconst_3 // 常量3入棧 istore_2 iload_1 iload_2 iadd // 常量2,3出棧，執行相加 istore_0 // 結果5入棧 ``` 基於暫存器的計算流程： ```txt mov eax,2 //將eax暫存器的值設定為2 add eax,3 // 將eax暫存器的值加3 ``` 從上面的例子可以看出來，基於棧的暫存器的指令更小，但是基於暫存器的指令更少。 我們可以通過一個簡單程式看一下： ```java public class StackStructTest { public static void main(String[] args) { int i = 2 + 3; } } ``` 編譯後，切換到`class`目錄下，使用命令反編譯： ```shell java -v StackStructTest.class ```  看到位元組碼的模組，可以看到前面有`iconst_5`，其實`5`就是`2+3`的結果,也就是編譯期間就會直接把`2+3`變成`5`，不會在執行的時候才去計算，這個是因為`2`和`3`都是常量。 這個現象稱之為**編譯期的常量摺疊**。  但是如果我們把程式碼成下面這種情況呢？ ```java int i = 2; int j = 3; int k = i + j; ``` 反編譯出來的指令：  `const`意思是`constant`(常量)，`store`是`storeage`暫存器。 ```txt stack=2, locals=4, args_size=1 0: iconst_2 // 2是個常量 1: istore_1 // 2載入到1號運算元棧 2: iconst_3 // 3是一個產量 3: istore_2 // 3載入到2號運算元棧 4: iload_1 // 將1號運算元棧取出，載入進來 5: iload_2 // 將2號運算元棧取出，載入進來 6: iadd // 兩者相加 7: istore_3 // 結果儲存到索引為3號運算元棧中 8: return ``` 也就是棧架構的`JVM`，需要 8 條指令才能完成上面的變數相加計算。 **棧架構總結** 由於跨平臺特性，Java指令基於棧來設計，因為不同的CPU架構不同，優點是跨平臺，指令集小，編譯器容易實現。缺點是效能下降，實現同樣功能需要更多指令。 **【作者簡介】**： 秦懷，公眾號【**秦懷雜貨店**】作者，技術之路不在一時，山高水長，縱使緩慢，馳而不息。個人寫作方向：Java原始碼解析，JDBC，Mybatis，Spring，redis，分散式，劍指Offer，LeetCode等，認真寫好每一篇文章，不喜歡標題黨，不喜歡花裡胡哨，大多寫系列文章，不能保證我寫的都完全正確，但是我保證所寫的均經過實踐或者查詢資料。遺漏或者錯誤之處，還望指正。 [2020年我寫了什麼？](http://aphysia.cn/archives/2020) [開源程式設計筆記](https://damaer.github.io/Cod