詳解JVM工作原理和特點(diǎn)
JVM工作原理和特點(diǎn)主要是指操作系統(tǒng)裝入JVM是通過(guò)jdk中Java.exe來(lái)完成,通過(guò)下面4步來(lái)完成JVM環(huán)境.
1.創(chuàng)建JVM裝載環(huán)境和配置
2.裝載JVM.dll
3.初始化JVM.dll并掛界到JNIENV(JNI調(diào)用接口)實(shí)例
4.調(diào)用JNIEnv實(shí)例裝載并處理class類。
在我們運(yùn)行和調(diào)試Java程序的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)提到一個(gè)JVM的概念.JVM是Java程序運(yùn)行的環(huán)境,但是他同時(shí)一個(gè)操作系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用程序一個(gè)進(jìn)程,因此他也有他自己的運(yùn)行的生命周期,也有自己的代碼和數(shù)據(jù)空間.
首先來(lái)說(shuō)一下JVM工作原理中的jdk這個(gè)東西,不管你是初學(xué)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?cè)诹私釰ava之前首先大師們會(huì)給我們提供說(shuō)jdk這個(gè)東西.它在Java整個(gè)體系中充當(dāng)著什么角色呢?我很驚嘆sun大師們?cè)O(shè)計(jì)天才,能把一個(gè)如此完整的體系結(jié)構(gòu)化的如此完美.jdk在這個(gè)體系中充當(dāng)一個(gè)生產(chǎn)加工中心,產(chǎn)生所有的數(shù)據(jù)輸出,是所有指令和戰(zhàn)略的執(zhí)行中心.本身它提供了Java的完整方案,可以開(kāi)發(fā)目前Java能支持的所有應(yīng)用和系統(tǒng)程序.這里說(shuō)一個(gè)問(wèn)題,大家會(huì)問(wèn),那為什么還有j2me,j2ee這些東西,這兩個(gè)東西目的很簡(jiǎn)單,分別用來(lái)簡(jiǎn)化各自領(lǐng)域內(nèi)的開(kāi)發(fā)和構(gòu)建過(guò)程.jdk除了JVM之外,還有一些核心的API,集成API,用戶工具,開(kāi)發(fā)技術(shù),開(kāi)發(fā)工具和API等組成
好了,廢話說(shuō)了那么多,來(lái)點(diǎn)于主題相關(guān)的東西吧.JVM在整個(gè)jdk中處于最底層,負(fù)責(zé)于操作系統(tǒng)的交互,用來(lái)屏蔽操作系統(tǒng)環(huán)境,提供一個(gè)完整的Java運(yùn)行環(huán)境,因此也就虛擬計(jì)算機(jī). 操作系統(tǒng)裝入JVM是通過(guò)jdk中Java.exe來(lái)完成,通過(guò)下面4步來(lái)完成JVM環(huán)境.
1.創(chuàng)建JVM裝載環(huán)境和配置
2.裝載JVM.dll
3.初始化JVM.dll并掛界到JNIENV(JNI調(diào)用接口)實(shí)例
4.調(diào)用JNIEnv實(shí)例裝載并處理class類。
一．JVM裝入環(huán)境，JVM提供的方式是操作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)連接文件．既然是文件那就一個(gè)裝入路徑的問(wèn)題，Java是怎么找這個(gè)路徑的呢？當(dāng)你在調(diào)用Java test的時(shí)候，操作系統(tǒng)會(huì)在path下在你的Java.exe程序，Java.exe就通過(guò)下面一個(gè)過(guò)程來(lái)確定JVM的路徑和相關(guān)的參數(shù)配置了．下面基于Windows的實(shí)現(xiàn)的分析．
首先查找jre路徑，Java是通過(guò)GetApplicationHome api來(lái)獲得當(dāng)前的Java.exe絕對(duì)路徑，c:\j2sdk1.4.2_09\bin\Java.exe,那么它會(huì)截取到絕對(duì)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(diào)用GetPublicJREHome查HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\Java Runtime Environment\“當(dāng)前JRE版本號(hào)”\JavaHome的路徑為jre路徑。
然后裝載JVM.cfg文件JRE路徑+\lib+\ARCH（CPU構(gòu)架）+\JVM.cfgARCH（CPU構(gòu)架）的判斷是通過(guò)Java_md.c中GetArch函數(shù)判斷的，該函數(shù)中windows平臺(tái)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(nèi)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(guò)JVM.cfg配置文件來(lái)管理這些不同版本的JVM.dll的．通過(guò)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(shù)，KNOWN表示JVM存在，ALIASED_TO表示給別的JVM取一個(gè)別名，WARN表示不存在時(shí)找一個(gè)JVM替代，ERROR表示不存在拋出異常．在運(yùn)行Java XXX是，Java.exe會(huì)通過(guò)CheckJVMType來(lái)檢查當(dāng)前的JVM類型，Java可以通過(guò)兩種參數(shù)的方式來(lái)指定具體的JVM類型，一種按照J(rèn)VM.cfg文件中的JVM名稱指定，第二種方法是直接指定，它們執(zhí)行的方法分別是“Java -J”、“Java -XXaltJVM=”或“Java -J-XXaltJVM=”。如果是第一種參數(shù)傳遞方式，CheckJVMType函數(shù)會(huì)取參數(shù)‘-J’后面的JVM名稱，然后從已知的JVM配置參數(shù)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(huì)直接返回“-XXaltJVM=”或“-J-XXaltJVM=”后面的JVM類型名稱；如果在運(yùn)行Java時(shí)未指定上面兩種方法中的任一一種參數(shù)，CheckJVMType會(huì)取配置文件中第一個(gè)配置中的JVM名稱，去掉名稱前面的‘-’返回該值。CheckJVMType函數(shù)的這個(gè)返回值會(huì)在下面的函數(shù)中匯同jre路徑組合成JVM.dll的絕對(duì)路徑。如果沒(méi)有指定這會(huì)使用JVM.cfg中第一個(gè)定義的JVM.可以通過(guò)set _Java_LAUNCHER_DEBUG=1在控制臺(tái)上測(cè)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(diào)用Java程序時(shí)用-XXaltJVM=參數(shù)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(guò)第一步已經(jīng)找到了JVM的路徑，Java通過(guò)LoadJavaVM來(lái)裝入JVM.dll文件．裝入工作很簡(jiǎn)單就是調(diào)用Windows API函數(shù)：
LoadLibrary裝載JVM.dll動(dòng)態(tài)連接庫(kù)．然后把JVM.dll中的導(dǎo)出函數(shù)JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs掛接到InvocationFunctions變量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函數(shù)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(diào)用接口，這樣就可以在Java中調(diào)用JVM的函數(shù)了．調(diào)用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法獲得JNIEnv結(jié)構(gòu)的實(shí)例．
四：運(yùn)行Java程序．
Java程序有兩種方式一種是jar包，一種是class. 運(yùn)行jar,Java -jar XXX.jar運(yùn)行的時(shí)候，Java.exe調(diào)用GetMainClassName函數(shù)，該函數(shù)先獲得JNIEnv實(shí)例然后調(diào)用Java類Java.util.jar.JarFileJNIEnv中方法getManifest()并從返回的Manifest對(duì)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(yùn)行的主類。之后main函數(shù)會(huì)調(diào)用Java.c中LoadClass方法裝載該主類（使用JNIEnv實(shí)例的FindClass）。main函數(shù)直接調(diào)用Java.c中LoadClass方法裝載該類。如果是執(zhí)行class方法。main函數(shù)直接調(diào)用Java.c中LoadClass方法裝載該類。
然后main函數(shù)調(diào)用JNIEnv實(shí)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(diào)用JNIEnv實(shí)例的
CallStaticVoidMethod方法調(diào)用該Java類的main方法。
JVM工作原理和特點(diǎn)介紹到這里。
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