JVM工作原理和特點(一些二逼的逼神面試官會問的問題)

作為一種閱讀的方式了解下jvm的工作原理

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

1.創建JVM裝載環境和配置

2.裝載JVM.dll

3.初始化JVM.dll并掛界到JNIENV(JNI調用接口)實例

4.調用JNIEnv實例裝載并處理class類。

在我們運行和調試Java程序的時候,經常會提到一個JVM的概念.JVM是Java程序運行的環境,但是他同時一個操作系統的一個應用程序一個進程,因此他也有他自己的運行的生命周期,也有自己的代碼和數據空間.

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程序員還是j2se程序員,jdk總是在幫我們做一些事情.我們在了解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么角色呢?我很驚嘆sun大師們設計天才,能把一個如此完整的體系結構化的如此完美.jdk在這個體系中充當一個生產加工中心,產生所有的數據輸出,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能支持的所有應用和系統程序.這里說一個問題,大家會問,那為什么還有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,集成API,用戶工具,開發技術,開發工具和API等組成

好了,廢話說了那么多,來點于主題相關的東西吧.JVM在整個jdk中處于最底層,負責于操作系統的交互,用來屏蔽操作系統環境,提供一個完整的Java運行環境,因此也就虛擬計算機. 操作系統裝入JVM是通過jdk中Java.exe來完成,通過下面4步來完成JVM環境.

1.創建JVM裝載環境和配置

2.裝載JVM.dll

3.初始化JVM.dll并掛界到JNIENV(JNI調用接口)實例

4.調用JNIEnv實例裝載并處理class類。

一．JVM裝入環境，JVM提供的方式是操作系統的動態連接文件．既然是文件那就一個裝入路徑的問題，Java是怎么找這個路徑的呢？當你在調用Java test的時候，操作系統會在path下在你的Java.exe程序，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．下面基于Windows的實現的分析．

首先查找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,那么它會截取到絕對路徑c:\j2sdk1.4.2_09\，判斷c:\j2sdk1.4.2_09\bin\Java.dll文件是否存在，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”\JavaHome的路徑為jre路徑。

然后裝載JVM.cfg文件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平臺只有兩種情況：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：

-client KNOWN? ?

-server KNOWN? ?

-hotspot ALIASED_TO -client? ?

-classic WARN? ?

-native ERROR? ?

-green ERROR??

在我們的jdk目錄中jre\bin\server和jre\bin\client都有JVM.dll文件存在，而Java正是通過JVM.cfg配置文件來管理這些不同版本的JVM.dll的．通過文件我們可以定義目前jdk中支持那些JVM,前面部分（client）是JVM名稱，后面是參數，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文件中的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’后面的JVM名稱，然后從已知的JVM配置參數中查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=”后面的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會取配置文件中第一個配置中的JVM名稱，去掉名稱前面的‘-’返回該值。CheckJVMType函數的這個返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在控制臺上測試．

最后獲得JVM.dll的路徑，JRE路徑+\bin+\JVM類型字符串+\JVM.dll就是JVM的文件路徑了，但是如果在調用Java程序時用-XXaltJVM=參數指定的路徑path,就直接用path+\JVM.dll文件做為JVM.dll的文件路徑．

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文件．裝入工作很簡單就是調用Windows API函數：

LoadLibrary裝載JVM.dll動態連接庫．然后把JVM.dll中的導出函數JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs掛接到InvocationFunctions變量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函數指針變量上。JVM.dll的裝載工作宣告完成。

三：初始化JVM，獲得本地調用接口，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結構的實例．

四：運行Java程序．

Java程序有兩種方式一種是jar包，一種是class. 運行jar,Java -jar XXX.jar運行的時候，Java.exe調用GetMainClassName函數，該函數先獲得JNIEnv實例然后調用Java類Java.util.jar.JarFileJNIEnv中方法getManifest()并從返回的Manifest對象中取getAttributes("Main-Class")的值即jar包中文件：META-INF/MANIFEST.MF指定的Main-Class的主類名作為運行的主類。之后main函數會調用Java.c中LoadClass方法裝載該主類（使用JNIEnv實例的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。

然后main函數調用JNIEnv實例的GetStaticMethodID方法查找裝載的class主類中

“public static void main(String[] args)”方法，并判斷該方法是否為public方法，然后調用JNIEnv實例的

CallStaticVoidMethod方法調用該Java類的main方法。?

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