JVM初探与设置

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。 JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码）,就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。编译虚拟机的指令集与编译微处理器的指令集非常类似。

一般的高级语言要在不同的机器上运行，需要编译成不同的目标代码。Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用模式Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

指令系统

同计算机的指令系统类似。java 指令也是由操作码和操作数两部分组成。操作码为8位二进制数，操作数紧随在操作码的后面，其长度根据需要而不同。


操作码例子: 如iload表示从存储器中装入一个整数，anewarray表示为一个新数组分配空间，iand表示两个整数的"与"，ret用于流程控制，表示从对某一方法的调用中返回


JVM寄存器

JVM只设置了4个最为常用的寄存器

pc程序计数器

optop操作数栈顶指针

frame当前执行环境指针

vars指向当前执行环境中第一个局部变量的指针

所有寄存器均为32位。pc用于记录程序的执行。optop,frame和vars用于记录指向Java栈区的指针。

JVM栈结构

作为基于栈结构的计算机，Java栈是JVM存储信息的主要方法。当JVM得到一个Java字节码应用程序后，便为该代码中一个类的每一个方法创建一个栈框架，以保存该方法的状态信息。每个栈框架包括以下三类信息：

局部变量

执行环境

操作数栈

局部变量用于存储一个类的方法中所用到的局部变量。vars寄存器指向该变量表中的第一个局部变量


执行环境用于保存解释器对Java字节码进行解释过程中所需的信息。它们是：上次调用的方法、局部变量指针和操作数栈的栈顶和栈底指针。执行环境是一个执行一个方法的控制中心。例如：如果解释器要执行iadd（整数加法），首先要从frame寄存器中找到当前执行环境，而后便从执行环境中找到操作数栈，从栈顶弹出两个整数进行加法运算，最后将结果压入栈顶。


操作数栈用于存储运算所需操作数及运算的结果。

JVM碎片回收堆

Java类的实例所需的存储空间是在堆上分配的。解释器具体承担为类实例分配空间的工作。解释器在为一个实例分配完存储空间后，便开始记录对该实例所占用的内存区域的使用。一旦对象使用完毕，便将其回收到堆中。在Java语言中，除了new语句外没有其他方法为一对象申请和释放内存。对内存进行释放和回收的工作是由Java运行系统承担的。这允许Java运行系统的设计者自己决定碎片回收的方法。在SUN公司开发的Java解释器和Hot Java环境中，碎片回收用后台线程的方式来执行。这不但为运行系统提供了良好的性能，而且使程序设计人员摆脱了自己控制内存使用的风险

JVM存储区


JVM有两类存储区：常量缓冲池和方法区。常量缓冲池用于存储类名称、方法和字段名称以及串常量。方法区则用于存储Java方法的字节码。对于这两种存储区域具体实现方式在JVM规格中没有明确规定。这使得Java应用程序的存储布局必须在运行过程中确定，依赖于具体平台的实现方式。JVM是为Java字节码定义的一种独立于具体平台的规格描述，是Java平台独立性的基础。




当jvm运行起来的时候，它会向系统申请一片内存区(不同的jvm实现可能不同，有些可以使用虚拟内存)，将这块内存分出一部分存储许多东西，例如：程序创建的对象，传递给方法的参数，返回值，局部变量等等，我们将这块内存称之为“运行时数据区”， 运行时数据区可以划分成方法区、堆、java栈、pc寄存器、本地方法栈。





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Java命令行参数

1.DisableExplicitGC

java API中有提供显示垃圾清除的方法： System.gc()；

但是显式垃圾收集是一个非常糟糕的主意，所以提供了禁用的标志；

-XX:+DisableExplicitGC   。此标志自动将System.gc()调用转换成一个空操作

2.HeapDumpOnOutOfMemoryError


抛出OutOfMemoryError时捕获讯息。运行该命令通知JVM拍摄一个“堆转储快照”，并将其保存在一个文件中以便处理，通常使用jhat实用工具查看。

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

3.bootclasspath


-Xbootclasspath使您可以设置完整的引导类路径（这通常包括一个对rt.jar的引用），以及一些其他JDK附带的（不是rt.jar的一部分）JAR文件。-Xbootclasspath/p将值前置到现有bootclasspath中，并将-Xbootclasspath/a附加到其中。

例如，如果您修改了库中的java.lang.Integer，并将修改放在一个子路径mods下，那么-Xbootclasspath/amods参数将新Integer放在默认的参数前面。

4.verbose

对于虚拟的或任何类型的Java应用程序，-verbose是一个很有用的一级诊断使用程序。该标志有三个子标志：gc、class和jni。

gc -- 寻找是否 JVM 垃圾收集器发生故障或者导致性能低下

class -- 想要诊断ClassLoader和/或不匹配的类冲突

jni - 除了使用JNI或本地库时。打开时，它将报告各种JNI事件，比如，本地库何时加载，方法何时弹回；再一次强调，在不同JVM版本中，输出会发生变化。

5. Command-line-X


运行命令行参数-X，列出JVM提供的所有非标准（但大部分都是安全的）参数—例如：

-Xint，在解释模式下运行JVM（对于测试JIT编译器实际上是否对您的代码起作用或者验证是否JIT编译器中有一个bug，这都很有用）。

-Xloggc:，和-verbose:gc做同样的事，但是记录一个文件而不输出到命令行窗口。


参考：  http://baike.baidu.com/view/160708.htm

              http://developer.51cto.com/art/201010/229659.htm