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java虚拟家家族(二)

Oracle 作者:zsw345 时间:2013-12-25 14:19:00 0 删除 编辑

JavaInJava 

JavaInJava是Sun公司1997年~1998年间所研发的一个实验室性质的虚拟机,从名字就可以看出,它试图以Java语言来实现Java语言本身的运行环境,既所谓的“元循环”(Meta-Circular,是指使用语言自身来实现其运行环境)。它必须运行在另外一个宿主虚拟机之上,内部没有JIT编译器,代码只能以解释模式执行。在上世纪末主流Java虚拟机都未能很好解决性能问题的时代,开发这种项目,其执行速度大家可想而知。 

Maxine
VM 

Maxine
VM和上面的JavaInJava非常相似,它也是一个几乎全部以Java代码实现(只有用于启动JVM的加载器使用C语言编写)的元循环Java虚拟机。这个项目于2005年开始,到现在仍然在发展之中,比起JavaInJava,Maxine
VM就显得“靠谱”很多,它有先进的JIT编译器和垃圾收集器(但没有解释器),可在宿主模式或独立模式下执行,其执行效率已经接近了HotSpot Client
VM的水平。 

百家争鸣:BEA
JRockit / IBM J9 VM 

前面介绍了Sun公司的各种虚拟机,除了Sun公司以外,其他组织、公司也研发过不少虚拟机实现,其中规模最大、最著名的就是BEA和IBM公司了。 

JRockit
VM曾经号称“世界上速度最快的Java虚拟机”(广告词,貌似J9 VM也这样说过),它是BEA公司在2002年从Appeal Virtual
Machines公司收购获得的虚拟机。BEA将其发展为一款专门为服务器硬件和服务端应用场景高度优化的虚拟机,由于专注于服务端应用,它可以不太关注于程序启动速度,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。除此之外,JRockit的垃圾收集器和MissionControl服务套件等部分的实现,在众多Java虚拟机中也一直处于领先水平。 

IBM
J9 VM并不是IBM公司唯一的Java虚拟机,不过是目前IBM主力发展的Java虚拟机,J9原本是内部开发代号,正式名称是“IBM Technology
for Java Virtual Machine”,简称IT4J,只是这个名字太拗口了一点,普及程度不如J9。J9 VM最初是由IBM
Ottawa实验室一个SmallTalk的虚拟机扩展而来的,当时这个虚拟机有一个bug是因为8k值定义错误引起,工程师们花了很长时间终于发现并解决了这个错误,此后这个版本的虚拟机就被称为K8了,后来扩展出支持Java的虚拟机就被称为J9了。与BEA
JRockit专注于服务端应用不同,IBM J9的市场定位与Sun
HotSpot比较接近,它是一款设计上从服务端到桌面应用再到嵌入式都全面考虑的多用途虚拟机,J9的开发目的是作为IBM公司各种Java产品的执行平台,它的主要市场在和IBM产品(如IBM
WebSphere等)搭配以及在IBM AIX和z/OS这些平台上部署Java应用。 

除了BEA和IBM外,其他一些大公司如HP、SAP等也号称有自己的专属JDK和虚拟机,但是它们是通过从Sun购买版权的方式获得的,并非自己独立开发。 

最终兵器:Azul
VM/BEA Liquid VM 

我们平时所提及的“高性能Java虚拟机”一般是指HotSpot、JRockit、J9这类在通用平台上运行的商用虚拟机,但其实Azul
VM和BEA Liquid VM这类特定硬件平台专有的虚拟机才是“高性能”的最终兵器。 

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的内存的硬件资源,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、为专有硬件优化的线程调度等优秀特性。在2010年,Azul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。 

Liquid
VM是BEA公司开发的,可以直接运行在自家Hypervisor系统上的JRockit VM的虚拟化版本,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用操作系统的必要功能,如文件系统、网络支持等。由虚拟机越过通用操作系统直接控制硬件可以获得很多好处,如在线程调度时,不需要再进行内核态/用户态的切换等,这样可以最大限度地发挥硬件的能力,提升Java程序的执行性能。 

挑战者:Apache
Harmony / Google Android Dalvik VM 

这节介绍的Harmony
VM和Dalvik
VM只能称作“虚拟机”,而不能称作“Java虚拟机”,但是这两款虚拟机(以及所代表的技术体系)对最近三年的Java世界产生了非常大的影响和挑战,甚至有悲观的评论家认为成熟的Java生态系统有崩溃的可能。 

Apache
Harmony是一个Apache软件基金会旗下以Apache License协议开源的实际兼容于JDK 1.5和JDK
1.6的Java程序运行平台,这个介绍相当拗口。它包含自己的虚拟机和Java库,用户可以在上面运行Eclipse、Tomcat、Maven等常见的Java程序,但是……它没有通过TCK认证,所以我们不得不用那么一长串拗口的语言来介绍它,而不能用一句“Apache的JDK”来说明。如果一个公司要宣布自己的运行平台“兼容于Java语言”,那就必须要通过TCK(Technology
Compatibility
Kit)的兼容性测试,Apache基金会曾要求Sun公司提供TCK的使用授权,但是一直遭到拒绝,直到Oracle收购了Sun公司之后,双方关系越闹越僵,最终导致Apache愤然退出JCP(Java
Community Process)组织,这是近代Java社区最严重的一次分裂。 

在Sun把JDK开源形成OpenJDK之后,Apache
Harmony开源的优势被极大地削弱,甚至连Harmony项目的最大参与者IBM公司也宣布辞去Harmony项目管理zhu
xi的职位,参与OpenJDK项目的开发。虽然Harmony没有真正大规模商业运用过,但是它的许多代码(基本上是Java库部分的代码)被吸纳进IBM的JDK7实现以及Google
Android SDK之中,尤其是对Android的发展起了很大推动作用。 

说到Android,这个时下最热门的移动数码设备平台在最近3年间的发展所取得的成果已经远远超越了Java
ME在过去十多年所获得的成果,Android让Java语言真正走进了移动数码设备领域,只是走的并非Sun公司原本想象的那一条路。 

Dalvik
VM是Android平台的核心组成部分之一,它名字来源于冰岛一个名为Dalvik的小渔村。Dalvik
VM并不是一个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,使用寄存器架构而不是JVM中常见的栈架构。但是它与Java却又有着千丝万缕的联系,它执行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等等。目前Dalvik
VM随着Android一起处于迅猛发展阶段,在Android 2.2中已提供即时编译器实现,执行性能有了很大的提高。 

没有成功,但并非失败:Mircosoft
JVM及其他 

在十几年的Java虚拟机发展历程中,除去上面介绍那些被大规模商业应用过的Java虚拟机外,还有许多虚拟机是不为人知或者曾经绚丽过但最终湮灭的。我们以其中Mircorsoft公司的JVM来介绍一下。 

也许Java程序员听起来可能会觉得惊讶,微软曾经是Java技术的铁杆支持者。在Java语言诞生的初期(1996年~1998年,以JDK1.2发布之前为分界),它的主要的应用之一是在浏览器中运行Java
Applets程序,微软为了在IE3中支持Java
Applets应用而开发了自己的Java虚拟机,虽然这款虚拟机只有Windows平台的版本(这很正常吧?),但却是当时Windows下性能最好的Java虚拟机,它在1997和1998连续两年获得了《PC
Magazine》杂志的“编辑选择奖”。但好景不长,在1997年10月,Sun公司正式以侵犯商标、不正当竞争等罪名控告微软,在随后对微软公司的垄断调查之中,这款虚拟机也曾作为证据之一被呈送法庭。这场官司的结果是微软赔偿2000万美金给Sun,承诺终止其Java虚拟机的发展,并逐步在产品中移除Java虚拟机相关功能。 

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