JVM史上最佳入门指南

原创 王磊的博客 Java中文社群 2019-04-05
提到Java虚拟机（JVM），可能大部分人的第一印象是“难”，但当让我们真正走入“JVM世界”的时候，会发现其实问题并不像我们想象中的那么复杂。唯一真正令我们恐惧的，其实是恐惧本身。而作为整个JVM系列的首篇，本文将带你解除刚开始学习JVM时的种种疑惑。比如：什么是JVM？为什么学习JVM？怎么有效的学习JVM？带着以上的这些问题，让我们一起走入JVM的世界吧。

一、什么是JVM？

JVM简介： JVM是Java Virtual Machine的缩写，中文翻译为Java虚拟机，是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是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。简单来说JVM是用来解析和运行Java程序的。

Java有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、设置新生代和老生带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（后面文章会给出具体的案例）。

5、 应付面试

不得不说这也是很多人学习的目的之一，当然这也是积极的推动力，如果你明白“鲶鱼效应”的话。

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便可以了解这些语言的通用机制，甚至于让这些语言共享生态系统。

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。可以说，掌握了以下列举的知识点，就是掌握了整个JVM。

JVM的知识点，分为如下几个：

1、 JVM的组成

只有了解了JVM的组成部分，才能算的上真正的了解了JVM，JVM的组成5个部分：堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、方法区，后面文章会分别介绍5个部分的具体用途。

2、 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。

3、 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。

4、 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。

5、 Java类加载机制

Java类加载机制，讲的是Java的类在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，是完全透明化的，给人一种“掌控感”，这是Java语言天生支持的，所以会觉得Java这门语言很有趣。

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。

四、总结

本文带领大家对Jvm整体的印象有了初步的认识，我们明白了Jvm的学习能带给我们的收益，以及Jvm该如何学习，而这些问题恰好是刚开始学习Jvm时最大的障碍。万事开头难，好的开始是成功的一半，恭喜你学习了Java领域中一项不可或缺的技能，如果觉得本文不错，欢迎转发到朋友圈或分享给你的朋友。

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