Java虚拟机性能及调优

性能问题一直是Java无法回避的一个弱点。然而造成性能低下的原因除了Java本身的原因外，很多时候是由于应用没有优化地使用Java造成的。虚拟机是Java平台的核心，研究Java虚拟机Oavavirtualmachine，简称JVM）的关键技术及运行机制，并分析其性能优化措施，使Java在不同的平台上顺利运行，为编程实现JVM或向各种平台移植JVM提供参考。     

面向MHP的嵌入式Java虚拟机的移植与优化

为了增强MHP机顶盒的网络交互能力，必须构建Java运行环境。该文介绍了Java技术、MHP机顶盒软件结构模型、嵌入式Java虚拟机(JVM)概念以及开源Java虚拟机——Kaffe的软件层次结构，阐述了Kaffe在ALI公司数字电视机顶盒开发平台上移植的实现过程，提出了在嵌入式环境下，Java虚拟机执行引擎的性能优化策略。实际运行结果证明了JVM的移植性和性能优化策略的可行性。     

Java芯片系统存储管理的设计和实现

Java是一种面向对象、通用、支持并发的程序设计语言,自1995年推出以来,其应用领域已经从主要面向Internet转向大型分布式软件和嵌入式系统。Java语言源程序(*.java)并不基于任何一个平台,而是基于一台抽象的机器——Java虚拟机(Java virtual ma-chine—JVM)。JVM有自己的一套指令集并且使用独立的存储区域。编译后的代码称为类文件(class)。有相应的Java虚拟机规范、定义虚拟机指令集、类文件的格式、Java虚拟机的实现等标准,确保了类文件的可移植性。     

基于内核态JVM的Linux设备驱动程序

驱动程序的不稳定是造成操作系统内核崩溃的主要原因,该文采用类型安全的Java语言开发Linux设备驱动程序以提高系统的稳定性,并分析驱动模型的结构、内核态Java虚拟机(JVM)的设计以及Java驱动程序的编写。USB网卡的测试验证了Java驱动在提高系统稳定性上的优势。     

Java虚拟机介绍

Java虚拟机(JVM)是可运行Java代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上,就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。本文首先简要介绍从Java文件的编译到最终执行的过程,随后对JVM规格描述作一说明。     

浅析JVM性能规范

Java语言有着独特的工作原理,这是由于Java引入的虚拟机(JVM)以及垃圾回收机制等功能所带来的.一切JavaEE应用都是基于JVM的,这些工作原理具体是如何工作,带来了怎样的便利,本文做出了比较详细的解答.     

使用Java垃圾收集器

垃圾收集器(Garbage Collector，GC)是现代软件虚拟机技术的重要组成部分，其设计方案对运行于虚拟机上的应用程序性能影响极大。Java虚拟机(JVM)与．net framework都提供了这一功能。下面我们简单介绍一下Java虚拟机中的垃圾收集器原理。     

面向大数据处理框架的JVM优化技术综述

当前,以Hadoop、Spark为代表的大数据处理框架,已经在学术界和工业界被广泛应用于大规模数据的处理和分析.这些大数据处理框架采用分布式架构,使用Java、Scala等面向对象语言编写,在集群节点上以Java虚拟机(JVM)为运行时环境执行计算任务,因此依赖JVM的自动内存管理机制来分配和回收数据对象.然而,当前的JVM并不是针对大数据处理框架的计算特征设计的,在实际运行大数据应用时经常出现垃圾回收(GC)时间长、数据对象序列化和反序列化开销大等问题.在一些大数据场景下, JVM的垃圾回收耗时甚至超过应用整体运行时间的50%,已经成为大数据处理框架的性能瓶颈和优化热点.对近年来相关领域的研究成果进行了系统性综述:(1)总结了大数据应用在JVM中运行时性能下降的原因;(2)总结了现有面向大数据处理框架的JVM优化技术,对相关优化技术进行了层次划分,并分析比较了各种方法的优化效果、适用范围、使用负担等优缺点;(3)探讨了JVM未来的优化方向,有助于进一步提升大数据处理框架的性能.     

基于Java的虚拟机技术的应用实践

Java虚拟机（Java Virtual Machine,JVM）是一种用于执行Java字节码的抽象计算机,为Java程序提供了一个运行环境。基于Java的虚拟机技术在许多领域得到了广泛应用,如Web服务器、移动应用、桌面应用等。基于此,文章探讨基于Java的虚拟机技术的应用实践。     

Java虚拟机解释执行机制研究

以广泛使用的Java虚拟机实现—HotSpot JVM为研究对象,探讨了Java虚拟机解释执行的一般原理和内在机制.目的在于揭示Java程序在虚拟机上的执行过程,激发广大计算机研究人员和从业者对底层技术的研究兴趣,从而更好地掌握计算机技术和使用计算机工具.     

一种新的Java存储模型L-JMM

Java存储模型是Java语言和Java虚拟机研究中的核心关键部分,目前Java语言规范中的存储模型不能保证Java技术所必需的语义特性,而且不利于Java虚拟机的性能优化.提出了一种新的Java存储模型,该模型取消了规范中Java存储模型中对存储密致性的要求,保证了Location一致性;同时根据Java语义的要求,对Java语言中不同类型的变量详细规定了多线程存储操作的行为规则.该模型不仅能保证Java程序的正确性,同时能有效提高Java程序的运行效率.最后通过仿真实验验证了该存储模型的关键特性.     

基于龙芯2号的Java虚拟机的移植与优化

Java语言作为一种跨平台的编程语言在企业应用开发、桌面应用开发及嵌入式开发上获得了广泛的应用。为了在龙芯上运行Java程序,将Sun HotSpot Java虚拟机移植到了Linux/龙芯2上,该文描述了移植过程中的主要工作、遇到的问题及解决的方法和优化工作。     

基于Java 2安全体系结构的安全扩展研究

Java虚拟机已经越来越频繁地作为动态Web服务的基本引擎。随着对这些网络资源的攻击的增多,更多的研究关注于网络环境下的安全性。但是在攻击者拥有主机的有效登入的情况下,如何确保Java Web服务器的安全的研究却很少。在介绍了Java安全机制的弱点之后,提出了一个基于Java2安全体系结构的安全扩展系统,并分析了系统的运行状态。该系统对Java应用服务器的正确操作和完整性提供了增强的保证。     

Java in high performance environments

Java programs are executed by a Java virtual machine (JVM), which interprets intermediate compiled bytecode that is nominally platform independent. Although early versions of Java interpreted unoptimized bytecode in a relatively unsophisticated manner, recent developments including static analysis, just-in-time compilation, JVM optimization, and instruction-level optimizations have improved execution efficiency. Consequently, Java is now competitive with C and C++ for some applications and on some platforms. Despite Java's increasing popularity, there is a lingering perception that deficiencies in the language make it unsuitable for high-performance computing. In this paper we address some of those deficiencies and discuss the suitability of using Java in a distributed environment.     

Java heap protection for debugging native methods

Java virtual machine (JVM) crashes are often due to an invalid memory reference to the JVM heap. Before the bug that caused the invalid reference can be fixed, its location must be identified. It can be in either the JVM implementation or the native library written in C invoked from Java applications. To help system engineers identify the location, we implemented a feature using page protection that prevents threads executing native methods from referring to the JVM heap. This feature protects the JVM heap during native method execution; if the heap is referred to invalidly, it interrupts the execution by generating a page-fault exception. It then reports the location where the exception was generated. The runtime overhead for using this feature depends on the frequency of native method calls because the protection is switched on each time a native method is called. We evaluated the runtime overhead by running the SPECjvm98, SPECjbb2000, VolanoMark, and JFCMark benchmark suites on a PC with two Intel Xeon^® 1.6 GHz processors. The performance loss was less than 2% for the benchmark items that do not call native methods so frequently (10⁴ times per second) and 5%–20% for the benchmark items that do (10⁴–10⁵ times per second). The worst performance loss was 54%, which was recorded for a benchmark item that calls native methods 2.0×10⁶ times per second.     

Designing highly flexible virtual machines: the JnJVM experience

Dynamic flexibility is a major challenge in modern system design to react to context or applicative requirements evolutions. Adapting behaviors may impose substantial code modification across the whole system, in the field, without service interruption and without state loss. This paper presents the JnJVM, a full Java virtual machine (JVM) that satisfies these needs by using dynamic aspect weaving techniques and a component architecture. It supports adding or replacing its own code, while it is running, with no overhead on unmodified code execution. Our measurements reveal similar performance when compared with the monolithic JVM Kaffe. Three illustrative examples show different extension scenarios: (i) modifying the JVMs behavior; (ii) adding capabilities to the JVM; and (iii) modifying applications behavior. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Java处理器关键技术分析

传统的Java程序利用软件Java虚拟机(Java Virtual Machine,JVM)对Java字节码文件进行解释或二次编译后交由本地CPU执行,其运行速度大大受限,而硬件JVM处理器可直接执行Java字节码,因而大幅提高了Java程序的运行速度,所以硬件JVM处理器是突破Java程序性能瓶颈的最有效方法.本文以Jop Java及picoJava为例,根据Java虚拟机的规范分析了硬件JVM处理器中最重要的流水线结构、堆栈结构及操作的实现方式、指令折叠技术和字节码与微码的映射技术,并提出了改进措施.     

FIRE/J—optimizing regular expression searches with generative programming

Regular expressions are a powerful tool for analyzing and manipulating text. Their theoretical background lies within automata theory and formal languages. The FIRE/J (fast implementation of regular expressions for Java) regular expression library is designed to provide maximum execution speed while remaining portable across different machine architectures. To achieve that, FIRE/J transforms each regular expression into a tailor‐made class file, which is compiled directly to Java virtual machine (JVM) bytecodes. The library is compatible with the POSIX standard. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Java性能优化技术综述

Java由于其简单、面向对象、独立于硬件体系结构、安全等特点在各种应用领域内获得广泛的应用,但在很多情况下其运行性能仍有待提高.优化Java应用的运行性能成为当前业界迫切要解决的问题和当前研究的热点.本文简要回顾了当前在Java性能优化方面的最新研究成果,对其中的关键技术进行了深入探讨,并结合作者的经验提出对未来发展的一些看法.