JVM虚拟机学习系列之一（Java虚拟机的发展史和java发展重大事件）

一、为什么要学习Java虚拟机

首先是高新工作的面试需要(BAT、TMD、PKQ等面试都爱问)。
再是中高级程序员必备技能，也是项目管理、调优的需要。
最后是追求极客的精神，比如:垃圾回收算法、JIT、底层原理等。
java虚拟机的垃圾收集机制为我们打理了很多繁琐的工作，大大提高了开发的效率，但是，垃圾收集也不是万能的，懂得JVM内部的内存结构、工作机制，才是设计高扩展性应用和诊断运行时问题的基础,也是Java工程师进阶的必备能力。

二、什么是Java虚拟机

虚拟机是一种抽象化的计算机，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虚拟机有自己完善的硬体架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得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，其实是因为不同的操作系统的开发了相应的Java虚拟机才能使Java编写好的程序能在不同的机器上运行。
Java虚拟机（Java Virtual Machine 简称JVM）是运行所有Java程序的抽象计算机，是Java语言开发的程序的运行环境。
Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码到其内部，解释/编译为对应平台上的机器指令执行。每一.条Java指令，Java虚拟机规范中都有详细定义，如怎么取操作数，怎么处理操作数，处理结果放在哪里。

三、常用的Java虚拟机

1、Sun Classic VM

早在1996年Java1.0版本的时候，Sun公司发布了一款名为Sun Classic vm的java虚拟机，它同时也是世界上第一款商业java虚拟机，jdk1.4时完全被淘汰
这款虚拟机内部只提供解释器。
如果使用JIT编译器，就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器，JIT就会接管虚拟机的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作。
现在Hotspot内置了此虚拟机；

2、Exact VM

为了解决上一个虚拟机问题，jdk1.2时，sun提供了此虚拟机。Exact Memory Management（准确式内存管理），也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management；
特点是虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型；同时也具备现代高性能虚拟机的雏形，热点探测和编译器与解析器混合的工作模式。
Exact VM只在Solaris平台短暂使用，其他平台上还是classic vm。

3、HotSpot VM

HotSpot历史最初由一家名为“Longview Technologies”的小公司设计。
1997年，此公司被Sun收购；2009年，Sun公司被甲骨文收购。
JDK1.3时，HotSpot VM成为java默认的虚拟机。
特点：从他的名称中HotSpot指的就是它的热点代码探测技术。
工作：通过计数器找到最具编译价值的代码，触发即时编译(JIT)或栈上替换；通过编译器与解释器协同工作，在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡。
HotSpot VM不管是现在广泛使用JDK6，还是使用比较多的JDK8中，默认的虚拟机都是HotSpot；也是Sun/Oracle JDK和OpenJDK的默认虚拟机。
HotSpot VM从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用。

4、JRockit

MissionControl服务套件，它是一组以极低的开销来监控、管理和分析生产环境中的应用程序的工具，全面的Java运行时解决方案组合；2008，BEA被Oracle收购。
使用JRockit产品，性能有显著的提高（一些超过了70%）和硬件成本的减少（达50%）；
JRockit面向延迟敏感型应用的解决方案JRockit Real Time提供以毫秒或微秒级的JVM响应时间，适合财务、军事指挥、电信网络的需要；
Oracle表达了整合两大优秀虚拟机的工作，大致在JDK8中完成。整合的方式是在HotSpot的基础上，移植JRockit的优秀特性；
JRockit专注于服务器端应用，它可以不太关注程序的启动速度，因此JRockit内部不包含解析器实现，全部代码都靠即时编译器编译后执行；大量的行业基准测试显示，JRockit JVM是世界上最快的JVM。

5、J9 JVM

全称：IBM Technology for Java Virtual Machine，简称IT4J，内部代号：J9
市场定位于HotSpot接近，服务器端、桌面应用、嵌入式等多用途JVM；
广泛用于IBM的各种Java产品；
目前，有影响力的三大商用虚拟机之一，也号称是世界上最快的Java虚拟机(在IBM自己的产品上稳定)；
2017年左右，IBM发布了开源J9 VM，命名OpenJ9，交给Eclipse基金会管理，也称为Eclipse OpenJ9；

6、Azul

这里Azul VM和BEA Liquid VM是与特定硬件平台绑定、软硬件配合的专有虚拟机
高性能Java虚拟机中的战斗机；
Azul VM是Azul Systems公司在HotSpot基础上进行大量改进，运行于Azul Systems公司的专有硬件Vega系统上的Java虚拟机。
每个Azul VM实例都可以管理至少数十个CPU和数百GB内存的硬件资源，并提供在巨大内存范围内实现可控的GC时间的垃圾收集器、专有硬件优化的线程调度等优秀特性。
2010年，Azul Systems公司开始从硬件转向软件，发布了自己的Zing JVM，可以在通用X86平台上提供接近于Vega系统的特性；

7、Liquid

Liquid是BEA公司开发的高性能Java虚拟机中的战斗机；
运行在自家研发的Hypervisor系统上；
Liquid VM即是现在的JRockit VE（Virtual Edition）,Liquid VM不需要操作系统的支持，或者说它自己本身实现了一个专有操作系统的必要功能，如线程调度、文件系统、网络支持等；
随着JRockit虚拟机终止开发，Liquid VM项目也停止了；

8、Apache Harmony

Apache也曾推出过于JDK1.5和JDK1.6兼容的Java运行平台Apache Harmony;
Apache Harmony是IBM和Intel联合开发的开源JVM，受到同样开源的OpenJDK的压制，SUN坚决不让Harmony获得JCP认证，最终于2011年退役，IBM转而参与OpenJDK；
虽然目前并没有Apache Harmony被大规模商用的案例，但是它的Java类库代码吸纳进了Android SDK；

9、Microsoft JVM

微软为了在IE3浏览器中支持JAVA Applets，开发了Microsoft JVM;
只能在Windows平台下运行。但却是当时windows下性能最好的Java JVM；
1997年，Sun以侵犯商标、不正当竞争罪名指控微软成功，赔了Sun很多钱，微软在WindowsXP SP3中抹掉了其JVM。现在windows上安装的jdk都是HotSpot。

10、Taobao JVM（国产研发）

由Ali JVM 团队发布。阿里，国内使用Java最强大的公司，覆盖云计算、金融、物流、电商等众多领域，需要解决高并发、高可用、分布式的复合问题。有大量的开源产品。
基于OpenJDK 开发了自己的定制版本AlibabaJDK,简称AJDK。是整个阿里JAVA体系的基石；
基于OpenJDK HotSpot JVM发布的国内第一个优化、深度定制且开源的高性能服务器版Java虚拟机；
创新的GCIH(GC invisible heap)技术实现了off-heap，即将生命周期较长的Java对象从heap中移到heap之外，并且GC不能管理GCIH内部的Java对象，以此达到降低GC的回收频率和提升GC的回收效率的目的。
GCIH中的对象还能够在多个Java虚拟机进程中实现共享
使用crc32指令实现JVM intrinsic降低JNI的调用开销；
PMU hardware的Java profiling tool和诊断协助功能
taobao JVM应用在阿里产品上性能高，硬件严重依赖intel的cpu,损失了兼容性，但提高了性能；

11、Dalvik JVM

Dalvik JVM是谷歌开发的，应用于Android系统，并在Android2.2中提供了JIT，发展迅猛；
Dalvik JVM只能称作虚拟机，而不能称作 “Java 虚拟机”，它没有遵循Java虚拟机规范；
不能直接执行Java的Class文件；
基于寄存器架构，不是JVM的栈架构；
执行的是编译后的dex(Dalvik Executable)文件。执行效率比较高；
它执行的dex(Dalvik Executable)文件可以通过Class文件转化而来，使用Java语法编写应用程序，可以直接使用大部分的Java API等；
Android 5.0使用支持提前编译(Ahead of Time Compilation,AOT)的ART VM替换Dalvik VM。

12、Graal VM

2018年4月 Oracle Labs公开了Graal VM,号称“Run Programs Faster Anywhere”。与1995年java的“write once, run anywhere”遥相呼应；
Graal vm在HotSpot VM基础上增强而成的跨语言全栈虚拟机，可以作为“任何语言”的运行平台使用。语言包括：java、Scala、Groovy、Kotlin、C、C++、JavaScript、Ruby、Python、R等；
支持不同语言中混用对方的接口和对象，支持这些语言使用已经编写好的本地库文件；
工作原理是将这些语言的源代码或源代码编译后的中间格式，通过解释器转换为能被Graal VM接受的中间表示。Graal VM提供Truffle工具集快速构建而向一种新语言的解释器。在运行时还能进行即时编译优化，获得比原生编译器更优秀的执行效率；
如果说HotSpot有一天真的被取代，Graal VM希望最大。但是Java的软件生态没有丝毫变化；

四、这么多的虚拟机，我们应该怎么学习呢

当然我们的学习与我们息息相关的HotSpot VM，现在我们大多公司开发中，使用的的java虚拟机都是HotSpot VM，当然你也可以使用Java -version命令查看一下你安装的java版本和java虚拟机。
打开cmd，输入命令：java -version

五、Java虚拟机的特点

跨平台的语言
一次编译，到处运行
自动内存管理
自动垃圾回收功能
多语言混合编程：Java平台_上的多语言混合编程正成为主流，通过特定领域的语言去解决特定领域的问题是当前软件开发应对日趋复杂的项目需求的一个方向。试想一下，在一个项目之中，并行处理用Clojure语言编写，展示层使用JRuby/Rails，中间层则是Java，每个应用层都将使用不同的编程语言来完成，而且，接口对每一层的开发者都是透明的，各种语言之间的交互不存在任何困难，就像使用自己语言的原生API- -样方便，因为它们最终都运行在-一个虚拟机之上。
随着Java7的正式发布，Java虚拟机的设计者们通过JSR-292规范基本实现在Java虚拟机平台上运行非Java语言编写的程序。
Java虚拟机根本不关心运行在其内部的程序到底是使用何种编程语言编写的，它只关心“字节码”文件。也就是说Java虚拟机拥有语言无关性，并不会单纯地与Java语言“终身绑定”，只要其他编程语言的编译结果满足并包含Java虛拟机的内部指令集、符号表以及其他的辅助信息，它就是-一个有效的字节码文件，就能够被虚拟机所识别并装载运行。

六、补充一下Java发生的重大事件

1990年，在Sun计算机公司中，由Patrick Naughton、MikeSheridan及James Gosling领导的小组Green Team，开发出的新的程序语言，命名为0ak, 后期命名为Java。
1995年， Sun 正式发布Java和HotJava产品，Java 首次公开亮相。
1996年1月23 日Sun Microsystems发布了JDK 1.0。
1998年，JDK 1.2版本发布。同时，Sun发布了JSP/Servlet、EJB规范，以及将Java分成了J2EE、 J2SE和J2ME。这表明了Java开始向企业、桌面应用和移动设备应用3大领域挺进。
2000年， JDK 1.3发布，Java HotSpot Virtual Machine正式发布，成为Java的默认虚拟机。
2002年， JDK 1.4发布，古老的Classic虛拟机退出历史舞台。
2003年年底，Java平台的Scala正式发布，同年Groovy也加入了Javal阵营。
2004年， JDK 1.5发布。同时JDK 1.5改名为JavaSE 5.0。
2006年，JDK 6发布。同年，Java开源并建立了OpenJDK。顺理成章，Hotspot虚拟机也成为了OpenJDK中的默认虛拟机。
2007年， Java平台迎来了新伙伴Clojure.
2008 年，Oracle收购了BEA, 得到了JRockit 虚拟机。.
2009年， Twitter宜布把后台大部分程序从Ruby迁移到Scala，这是Java平台的又一次大规模应用。
2010年， Oracle收购了Sun，获得Java商标和最具价值的Hotspot虚拟机。此时，Oracle拥有市场占用率最高的两款虛拟机HotSpot和JRockit，并计划在未来对它们进行整合: HotRockit
2011年，JDK7发布。在JDK 1.7u4中，正式启用了新的垃圾回收器G1。
2017年， JDK9发布。将G1设置为默认GC，替代CMS，同年，IBM的J9开源，形成了现在的0pen J9社区
2018年， Android的Java侵权案判决，Google赔偿Oracle计88亿美元；同年，Oracle宣告JavaEE成为历史名词，JDBC、JMS、 Servlet赠予Eclipse基金会；同年，JDK11发布，LTS版本的JDK,发布革命性的ZGC,调整JDK授权许可
2019年，JDK12发布，加入RedHat领导开发的Shenandoah GC

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