目前的Java是什么？

我们现在说的Java已经不仅仅指一门语言，而是指构建在JVM之上的一整套的JAVA开发平台，其包含了各种JVM语言，各种第三方Java生态框架，各种Java社区，各种Java类库，加上Java作为代表的一门语言。

Java作为一种平台：JVM之上多种编程语言，构成了一个平台，Java不仅仅代表Java语言。
Java作为一种文化：Java是“面向对象”和“开源”的开源的代名词，是一种开源文化，Java语言、JVM、乃至周边三方框架等等都是开源的。
java作为一个社区：Java是世界上开发人数最多的编程语言，也拥有最庞大的开源社区支持。

Java能有以上的殊荣，其本质原因得益于其强大的虚拟机JVM，Java的跨平台，强安全性，高性能都来自于它的虚拟机，JVM是Java的核心。

JVM和Java的关系

Java语言或其他JVM语言，编译后生成字节码文件，字节码文件运行在JVM上。
Java不是最强大的语言，但是JVM是最强大的虚拟机。

JVM发展历程

Sun Classic VM
- 1996年JDK1.0发布时，第一台商用虚拟机，JDK1.4时完全被淘汰
- Classic VM只提供解释器，此时的Java是解释执行的（逐行解释字节码文件为二进制指令交给操作系统执行），不提供JIT（即使编译：把字节码转换为二进制指令缓存起来，只解释一次，后续直接交由操作系统执行）
- 现在的Hotspot VM内置了Classic VM
Exact VM
- Exact Memory Management 准确式内存管理，虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型
- 特点探测，解释执行和JIT同时具备
- 只在Solaris平台短暂使用，后被Hotspot VM代替
Hotspot
- 最初由Longview Technologies公司设计，1997年被Sun公司收购
- JDK1.3时，Hospot VM成为JDK默认虚拟机，主流，占有绝对市场地位
- Hotspot指的就是热点代码探测技术，即JIT技术，支持编译器和解释器协同，在最优程序响应时间和最佳执行性能之间取得平衡
JRockit
- BEA公司的，后被Oracle公司收购
- 专注于服务器应用，不包含解释器，全部代码都靠JIT实现，启动慢但执行速度快
- 提供了MissionControl（JMC），一套极低的开销来监控、管理和分析JVM运行时应用
J9
- IBM公司的J9 VM，IBM Technology for Java Virtual Machine,简称IT4J，内部代号J9
- J9只在IBM硬件上性能极好，其他硬件产品较差甚至有bug，支持不太友好
- 2017年，IBM开源了J9，命名为OpenJ9，交给Eclipse基金会
Azul VM（Zing JVM）
- 特定硬件绑定、软硬件配合的专用虚拟机，性能极高
- 2010年 Azul Systems公式，发布自己的Zing JVM，可以在x86平台运行，性能极高
Apache Harmony
- Apache也曾推出过与JDK1.5和JDK1.6兼容的JVM
- IBM和Intel联合开发的，未被大规模商用，但是却被Android SDK吸收核心类库
Microsoft JVM
- 微软为了在IE3中支持Java Applets，开发了Microsoft JVM
- 只能在Windows上运行，在Windows下执行性能最好，后再1997年被Sun公司起诉侵权
TaobaoJVM
- AliJVM团队发布，阿里基于OpenJDK开发的自己公司的JVM，是整个阿里系的基石
- 创新的GCIH（GC invisible heap）实现了off-heap,将生命周期较长的Java对象从heap中移到heap之外，不再GC，提升效率
- GCIH中的对象还可以在多个JVM进程中共享
- 使用crc32指令实现了JVM intrinsic降低JNI的调用开销
- 针对大数据场景的ZenGC
- taobao VM提升了性能，但严重依赖interl的CPU，损失了兼容性
Dalvik VM
- 谷歌开发的VM，用于Android系统
- Dalvik VM未遵循JVM规范，不能成为严格意义上的Java VM，未使用栈架构，使用了寄存器架构，性能更快，但损失了兼容性
Graal VM
- Oracle在2018年公开的虚拟机，号称“run programs faster anywhere”运行任何程序在任何地方都是最快的
- 是一款跨语言的全栈虚拟机，不仅仅支持Java系列语言，甚至支持c，c++,python,ruby,r等等语言

主流的JVM

Hotspot VM：Oracle JDK和Open JDK默认虚拟机，主流虚拟机，我们平时说的JVM，一般就是指Hotspot VM
J9 VM:IBM开源的J9虚拟机
JRockit:也是一个性能极好的虚拟机，Oracle收购后，JRockit的一部分被整合到了Hotspot，大部分被废弃。

Java历史大事件

1990年，Sun公司开发了一门新语言，命名为Oak，后改名为Java。
1995年，Sun公司正式发布Java和HotJava虚拟机。
1996年，Sun公司正式发布JDK1.0.
1998年，Sun公司发布JDK1.2，同时发布了JSP/Servlet和EJB规范，将Java分为J2EE、JSEE、JMEE。
2000年，Sun公司发布JDK1.3，HotSpot成为默认虚拟机，延续至今。
2002年，Sun公司发布JDK1.4，Classic虚拟机退出历史舞台。
2004年，Sun公司发布JDK1.5，引入大量新功能，改名为Java5.0。
2006年，Sun公司发布JDK1.6，建立开源OpenJDK，HotSpot为默认虚拟机。
2008年，Oracle收购BEA，得到JROckit虚拟机。
2010年，Oracle收购Sun，得到Java和Hotspot虚拟机。
2011年，JDK7发布，正式启用G1垃圾回收器。
2014年，JDK8发布，引入函数式编程思想，同时Oracle改Java版本发布为6个月一次，Oracle JDK开始收费，OpenJDK仍然开源免费。
2017年，JDK9发布，G1设置为默认GC，取代CMS，同年IBM的J9开源。
2018年，Oracle状告谷歌的Java侵权案判决，谷歌败诉，赔偿88亿美元，同年Oracle宣布J2EE成为历史，发布JDK11，发布革命性的ZGC。
2019年，JDK12发布，加入Redhat领导开发的Shenandoah GC。

Oracle JDK和Open JDK
Oracle官方宣称，Oracle JDK和Open JDK除了开源协议之外，完全相同。
其实不同的版本，两个还是有略微小差别的，我们可以认为两者基本一样，一个收费一个免费。

JVM的作用
JVM是构建在操作系统之上的，二进制字节码的运行环境，用于解释执行字节码文件。
跨平台，一次编译，处处运行
自动内存管理
自动垃圾回收

总结：简化的编程过程，降低了编程成本，提高了编程安全性，同时兼顾了性能，执行速度还挺快。

JVM运行在操作系统之上，解释执行字节码文件。是Java语言和操作系统的桥梁。

Java语言和JVM规范

参考资料首推Oracle官网Java语言和虚拟机规范，英文不太友好，推荐安装插件（谷歌翻译、必应翻译）配合观看。

所有版本语言和虚拟机规范：https://docs.oracle.com/javase/specs/index.html
Java11虚拟机规范：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se11/html/index.html
Java8虚拟机规范：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html

JVM=JVM规范+JVM具体实现

JVM规范有很多个版本，目前不做特别指定，就是指JDK8版本JVM，如果有追新的需要，可再关注下JDK11的JVM
JVM的具体实现也有很多个版本，目前不做特别指定，就是指Hotspot VM。
本文以Oracle JDK 8 的Hotspot VM为主，学习。

JVM的整体结构

JVM=类加载器+运行时+执行引擎+本地方法库
类加载子系统：将class文件加载到内存
运行时数据区：JVM进程运行时数据存储区域，各种数据结构
- 多线程共享“方法区”和“堆”
- 线程内部区域：栈，本地方法区，程序计数器
执行引擎：解释执行字节码文件
本地方法库：调用操作系统暴露的本地执行接口
Java语言执行流程

所有的高级语言，执行流程都是： 高级语言->汇编语言->机器指令->CPU执行

Java这种高级语言的执行流程：
.java文件经过编译器javac的编译后，生成字节码文件.class，由JVM解释执行或即时编译为机器指令，然后调用操作系统执行。