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JVM 入门指南

一、什么是JVM？

JVM： JVM是Java Virtual Machine的缩写，中文翻译为Java虚拟机。JVM 可以看作一台抽象的计算机，如同真实的计算机一样，它有自己的指令集和各种运行时区域。

JVM 是整个 Java 平台的基石，是 Java 技术用以实现硬件无关与操作系统无关的关键部分，是 Java 语言生成的极小体积的编译代码的运行平台，是保障用户及其免于恶意代码损害的屏障。

JVM 与 Java 语言并没有必然的联系，它只与特定的二进制文件格式——class 文件格式所关联。class 文件包含了 Java 虚拟机指令集（或者称为字节码（btyecode))和符号表，以及其他一些辅助信息。

基于安全方面的考虑，JVM 在 class 文件中施加了许多强制性的语法和结构化约束，凡是能用 class 文件正确表达出来的编程语言，都可以放在 JVM 中执行。-引用自《Java 虚拟机规范（Java SE 8版）》正文第二页

如引用所说，Java 的一个非常重要的特点“平台的无关性”，就是使用 JVM 实现的。Java语言只需要生成 JVM 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，因为JVM本身屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java能够“一次编译，到处运行”。

二、为什么要学习JVM？

学习JVM无外乎以下几个原因：

1、程序调优

不同的程序（业务场景）需要不同的 JVM 配置，比如设置不同的垃圾收集器、设置新生代和老生代的内存配置和占比等，不同的配置对于程序的运行有着千差万别的影响。而 JVM 默认的配置只能保证程序能够“运行”，而想要“很好的运行”甚至是“更好的运行”，就是学习 JVM 最主要的因素之一。

2、排查程序运行问题

有些程序可能在线上使用的时候会遇到各种各样的问题，而这些问题通常都是致命的，比如内存溢出，死锁导致的程序运行缓慢等，而这些问题在开发和小量并发测试阶段是很容易被忽略的缺陷，所以学习好了 JVM 才能在关键的时候，临危不乱帮你扫除系统中的“顽疾”。

3、掌握了程序执行的根本和原理

也就是很多人说的：不但要“知其然”，还要“知其所以然”。

4、规避写代码时候的一些错误

比如避免重载可变长参数的调用。

5、应付面试

人都是有功利性的，应付面试当然也没错。

6、掌握了其他语言的通用机制

JVM还有一个强大之处是，它不止可以运行Java程序，还可以运行Scala、Clojure、Groovy，以及时下热门的 Kotlin，学习JVM可以了解这些语言的通用机制。

三、怎么有效的学习JVM？

以上了解了学习JVM的种种好处，但是怎么有效的学习JVM呢？有人可能一看到“JVM”或者“Java虚拟机”这几个字就懵了，不知道它是啥，更别说要怎么学了。而本小节就是要教大家怎么有效的学JVM，把JVM做一个知识点的划分。我认为，对于一个非常复杂的知识点，可以将它的整体流程把握住，然后分阶段逐步掌握住那些重要的小知识点。

一般来说，掌握以下知识点便算是掌握了 JVM。

JVM的知识点，分为如下几个：

1、 JVM的组成

只有了解JVM的组成部分，才能算的上真正了解JVM。最为人所熟知的 JVM 的部分是：堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、方法区。

2.Java类加载机制

Java类加载机制，讲的是Java类在Jvm中的加载以及运行机制，对于认识Java是怎么运行的有着非常大的帮助，这也是学习Java非常有趣的一点，你可以看到Java运行的整个过程。

3、多种垃圾回收算法

Jvm中有很多垃圾回收算法，不同的算法优缺点也各不相同，比如：标记清除算法和复制算法、标记清楚算法会产生多种空间碎片、复制算法把内存分为两块，性能虽然很好但是每次只能使用一块，又浪费了内存的空间，那有没有相对完美的算法呢？答案肯定是有的，由于篇幅的原因，后面文章会详细讲解。

4、多种垃圾收集器

Jvm的垃圾收集器有很多，比如最早版本的串行收集器Serial，发展历史最悠久的收集器，它是采用复制算法的新生代收集器，它是一个单线程收集器，它在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直至Serial收集器收集结束为止（“Stop The World”）。还有CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器；还有比较前沿的G1（Garbage-First）收集器等。

学习这些收集器，一方面是为自己程序配置合适的收集器，另一方面是每个收集器的设置参数都不相同，学习了这些收集器的配置之后，可以为程序设置最优的运行匹配参数。

5、 JVM分析工具

Jvm的分析工具用于排查程序运行的缺陷，找出程序的问题所在，从而保证程序的稳定运行，Jvm分析器分为：命令行工具（官方称之为实验性质的工具，但稳定性是不容置疑的），还有视图分析工具，前者当然优于后者，但后者是建立在前者的基础上的，本系列后面会详细的把每个工具进行深入的讲解。

6、JVM常用优化配置

学习Jvm收益最大的其实就是，使用Jvm的这些常用配置，让你的程序运行的更高效，所以对于这方面的学习是必不可少的。

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