Javer 学 c++(十二)：与 JVM 对比篇

总览

Java 内存区域

先上图

接下来一块一块来讲

一、c++ 中没有的部分

本地方法栈

我们知道本地方法栈里存的是 native 方法的调用栈，也就是底层的 c/c++ 方法

我们知道 Java 很经典的那句话 "write once, run anywhere"，Java 的运行依赖于 JVM。

而 JVM 本质上就是在底层操作系统上又加了一层，才实现了跨平台的能力，但是也带来了一些缺点：

• 无法直接操作底层硬件资源：比如直接操作内存、文件系统、硬件设备等
• 性能瓶颈：class 文件是要经过 JVM 来解释执行的，怎么比得过 c++ 编译完二进制直接执行呢？当然 JVM 也做了一些优化，例如 JIT 等

所以需要 native 方法来帮我解决上面的一些问题，JVM 本身是由 c++ 实现的

字节码执行的本质是被一个 c++写的虚拟机转换为机器码来执行

个人理解主要的原因：一是需要进行环境隔离，避免相互干扰(虚拟机栈和本地方法栈)；二是线程隔离，每个线程都有两个栈，本地方法的执行不会影响 Java 栈。

所以 Java 有native 方法栈，但是 c++因为编译型语言，直接运行在操作系统上，不需要虚拟机，而是由编译器来处理，所以不需要本地方法栈。

程序计数器PC

JVM 中的程序计数器是用来记录当前线程执行的字节码指令地址，存储的是字节码指令的地址而不是机器码地址。

而 c++ 的程序计数器是 CPU 的物理寄存器，由操作系统和硬件直接管理。

二、c++ 和 Java 对比的部分

回顾上一篇，c++ 有四个区域：代码区、全局区、栈区、堆区，然后来比较下

代码区 vs JVM 方法区(元空间)

全局区 vs JVM方法区 + Java堆中的字符串常量池

回顾一下上一篇，全局区里存了什么？

我们依次看下这些数据在 Java 里都存在什么地方呢？

全局变量 or 静态变量：Java 里没有全局这个概念，但是可以认为 static 实现类似功能(类级别)，存在方法区中

全局常量： Java 中对应 static final 字段，也是存在于方法区中

字符串常量：对应字符串常量池，最开始在方法区，后面被移动到 堆内存 中

栈区 vs Java虚拟机栈

本质上是类似的，但是由前面本地方法栈的分析可得：

c++ 的栈是由编译器自动管理的，而 Java 由于 JVM 这一层的原因，是有 JVM 来管理我们的虚拟机栈

堆区 vs JVM 堆

在 c++ 中，此区域由程序员手动管理(new/delete, malloc/free)，用于动态分配对象，需要我们手动释放内存，否则会造成内存泄露。

Java 中由 JVM 自动管理，通过 GC 来自动回收内存，不需要程序员管理

c++手动 vs JVM自动

讲到这里了，就再讲讲手动和自动的区别吧

个人理解，手动主要是性能：

• 没有 GC 开销，包括 GC 停顿以及 GC roots 的扫描
• 零拷贝优化：直接操作内存地址，减少数据拷贝 包括其他的 cache 对齐等优化

自动主要是容错：

• 手动的话不释放会有内存泄露
• 对象量很多的话，显式调用太麻烦，很容易出错、遗漏
• 缓冲区溢出：手动操作越界等等