JVM(Java虛擬機(jī))一種用于計(jì)算設(shè)備的規(guī)范，可用不同的方式（軟件或硬件）加以實(shí)現(xiàn)。編譯虛擬機(jī)的指令集與編譯微處理器的指令集非常類似。Java虛擬機(jī)包括一套字節(jié)碼指令集、一組寄存器、一個(gè)棧、一個(gè)垃圾回收堆和一個(gè)存儲(chǔ)方法域。
Java虛擬機(jī)(JVM)是可運(yùn)行Java代碼的假想計(jì)算機(jī)。只要根據(jù)JVM規(guī)格描述將解釋器移植到特定的計(jì)算機(jī)上，就能保證經(jīng)過(guò)編譯的任何Java代碼能夠在該系統(tǒng)上運(yùn)行。
1.為什么要使用Java虛擬機(jī)
Java語(yǔ)言的一個(gè)非常重要的特點(diǎn)就是與平臺(tái)的無(wú)關(guān)性。而使用Java虛擬機(jī)是實(shí)現(xiàn)這一特點(diǎn)的關(guān)鍵。一般的高級(jí)語(yǔ)言如果要在不同的平臺(tái)上運(yùn)行,至少需要編 譯成不同的目標(biāo)代碼。而引入Java語(yǔ)言虛擬機(jī)后,Java語(yǔ)言在不同平臺(tái)上運(yùn)行時(shí)不需要重新編譯。Java語(yǔ)言使用模式Java虛擬機(jī)屏蔽了與具體平臺(tái) 相關(guān)的信息,使得Java語(yǔ)言編譯程序只需生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼(字節(jié)碼),就可以在多種平臺(tái)上不加修改地運(yùn)行。Java虛擬機(jī)在執(zhí)行字 節(jié)碼時(shí),把字節(jié)碼解釋成具體平臺(tái)上的機(jī)器指令執(zhí)行。
Java運(yùn)行機(jī)制
Java程序的運(yùn)行必須經(jīng)過(guò)編寫 、編譯 、運(yùn)行 三個(gè)步驟。
編寫是指在Java開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行程序代碼的輸入，最終形成后綴名為.java的Java源文件。
編譯是指使用Java編譯器對(duì)源文件進(jìn)行錯(cuò)誤排查的過(guò)程，編譯后將生成后綴名為.class的字節(jié)碼文件，這不像C語(yǔ)言那樣最終生成可執(zhí)行文件。
運(yùn)行是指使用Java解釋器將字節(jié)碼文件翻譯成機(jī)器代碼，執(zhí)行并顯示結(jié)果
字節(jié)碼文件是一種和任何具體機(jī)器環(huán)境及操作系統(tǒng)環(huán)境無(wú)關(guān)的中間代碼，它是一種二進(jìn)制文件，是Java源文件由Java編譯器編譯后生成的目標(biāo)代碼文件。編程人員和計(jì)算機(jī)都無(wú)法直接讀懂字節(jié)碼文件，它必須由專用的Java解釋器來(lái)解釋執(zhí)行，因此Java是一種在編譯基礎(chǔ)上進(jìn)行解釋運(yùn)行的語(yǔ)言。
Java解釋器負(fù)責(zé)將字節(jié)碼文件翻譯成具體硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)平臺(tái)下的機(jī)器代碼，以便執(zhí)行。因此Java程序不能直接運(yùn)行在現(xiàn)有的操作系統(tǒng)平臺(tái)上，它必須運(yùn)行在被稱為Java虛擬機(jī)的軟件平臺(tái)之上。
Java虛擬機(jī)（JVM）是運(yùn)行Java程序的軟件環(huán)境，Java解釋器就是Java虛擬機(jī)的一部分。在運(yùn)行Java程序時(shí)，首先會(huì)啟動(dòng)JVM，然 后由它來(lái)負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行Java的字節(jié)碼，并且Java字節(jié)碼只能運(yùn)行于JVM之上。這樣利用JVM就可以把Java字節(jié)碼程序和具體的硬件平臺(tái)以及操作系 統(tǒng)環(huán)境分隔開(kāi)來(lái)，只要在不同的計(jì)算機(jī)上安裝了針對(duì)于特定具體平臺(tái)的JVM，Java程序就可以運(yùn)行，而不用考慮當(dāng)前具體的硬件平臺(tái)及操作系統(tǒng)環(huán)境，也不用 考慮字節(jié)碼文件是在何種平臺(tái)上生成的。JVM把這種不同軟硬件平臺(tái)的具體差別隱藏起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了真正的二進(jìn)制代碼級(jí)的跨平臺(tái)移植。JVM是Java平臺(tái) 無(wú)關(guān)的基礎(chǔ)，Java的跨平臺(tái)特性正是通過(guò)在JVM中運(yùn)行Java程序?qū)崿F(xiàn)的。
Java語(yǔ)言這種“一次編寫，到處運(yùn)行（write once，run anywhere）”的方式，有效地解決了目前大多數(shù)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言需要針對(duì)不同系統(tǒng)來(lái)編譯產(chǎn)生不同機(jī)器代碼的問(wèn)題，即硬件環(huán)境和操作平臺(tái)的異構(gòu)問(wèn)題，大大降低了程序開(kāi)發(fā)、維護(hù)和管理的開(kāi)銷。
需要注意的是，Java程序通過(guò)JVM可以達(dá)到跨平臺(tái)特性，但JVM是不跨平臺(tái)的。也就是說(shuō)，不同操作系統(tǒng)之上的JVM是不同的，Windows平臺(tái)之上的JVM不能用在Linux上面，反之亦然。
JAVA程序運(yùn)行錯(cuò)誤分析
一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的大型項(xiàng)目出現(xiàn)問(wèn)題的可能最多如下幾種情況：
1.異常的CPU使用
1)查看CPU使用率，與目標(biāo)進(jìn)程的使用情況，再查看每個(gè)內(nèi)核的使用情況。可以輔助定位是單個(gè)線程問(wèn)題或線程池問(wèn)題。
2)有時(shí)，程序在正常一段時(shí)間后，突然CPU垂直升高，那么可能與程序內(nèi)的鎖有關(guān)(如果鎖持有的時(shí)間很短，不如試試cas+yield來(lái)實(shí)現(xiàn)自旋鎖)
3)死鎖，直接導(dǎo)出調(diào)用棧，尋找問(wèn)題解決。
2.異常的內(nèi)存
1)內(nèi)存泄漏，沒(méi)什么好說(shuō)的，dump出堆棧查找問(wèn)題
2)頻繁的GC也會(huì)導(dǎo)致性能不足，在程序經(jīng)常出現(xiàn)GC的情況下，就要注意了，調(diào)高新生代大小如果仍然不能解決則需要定位大量創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象的代碼(可以使用對(duì)象池技術(shù)來(lái)避免內(nèi)存重復(fù)申請(qǐng)的情況)
3.某個(gè)工作線程的意外終止
4.異常的IO
1)查看打開(kāi)文件，IO操作占用，磁盤使用率。可以使用命令 df iostat 等
2)查看是否有程序占用監(jiān)聽(tīng)，網(wǎng)絡(luò)使用率，可以使用命令 netstat 等
使用工具分析故障
1.jmap
jmap pid 默認(rèn)查看JAVA進(jìn)程中內(nèi)存使用相關(guān)信息
jmap -histo pid 查看內(nèi)存中活躍的實(shí)例數(shù)量
jmap -dump:format=b,file=（文件名） pid 完整導(dǎo)出java程序內(nèi)存。完整分析分三個(gè)流程，在程序初始化完畢后執(zhí)行一次 jmap -dump:format=b,file=a.bin 然后在內(nèi)存占用開(kāi)始出現(xiàn)上漲的時(shí)候執(zhí)行一次，最后等達(dá)到上限后再執(zhí)行一次，用JHat或者第三方工具來(lái)打開(kāi)dump文件。
3.jstack或者JCONSOLE
默認(rèn) 可以查看進(jìn)程調(diào)用棧信息，用來(lái)分析IO超時(shí)，死鎖，或者其他情況。程序出現(xiàn)異常必須要分析的信息，可以輔助問(wèn)題的定位和排除。
jstat -gc pid gaptime 查看GC相關(guān)信息
jstat -compiler pid 查看實(shí)時(shí)編譯信息
4.kill -3
同上，適用于沒(méi)有安裝develop工具的服務(wù)器，可以輸出調(diào)用棧信息和部分GC信息
5.iftop 查看網(wǎng)口
查看網(wǎng)絡(luò)出入流量與目標(biāo)服務(wù)器之間的流量，可以輔助排查是否由攻擊引起的
pstack 虛擬機(jī)堆棧
需要安裝gdb，一般用于檢查c/c++程序，在某些虛擬機(jī)級(jí)錯(cuò)誤的時(shí)候。
總結(jié)
Java程序的執(zhí)行過(guò)程，必須經(jīng)過(guò)先編譯，后解釋兩個(gè)步驟。有關(guān)Java程序運(yùn)行機(jī)制及錯(cuò)誤分析的介紹就到這里，希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的朋友可以參閱本站其他專題，在此希望大家對(duì)本站多多支持。
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