JamVM:开源的超小型 Java 虚拟机

  • 李士窑

2014 年 9 月 29 日

话题:Java语言 & 开发架构

JamVM是一个开源的 Java 虚拟机,遵从GPL2.0协议发布,它符合最新的 Java 虚拟机规范。它的主要特点是其大小非常小,在 PowerPC 上仅有大约 200KB,而在 Intel 处理器上仅有 180KB。不像其他的小型虚拟机(如Jelatine JVMSableVM等),JamVM 支持完整的 Java 虚拟机规范。从 SourceForge 的 JamVM 站点得知,今年 7 月底,JamVM 2.0.0发布,这是首个支持 OpenJDK 的版本(包括 6、7 和最新的 8 版本),该版本完全支持动态调用 (JSR 292)、 Lambda 表达式和类型注解 (JSR 308) 以及方法参数反射。同时,还修复了大量的 Bug , 性能和兼容性也得到了改进,更多 JamVM 2.0.0 相关信息请查看发布说明。JamVM 具有以下特性:

  • 执行引擎支持从基本的使用 switch 实现简单的指令分派处理的解释器到使用栈缓存的内联的解释器多层次的优化(等效于一个简单的 JIT 编译器)
  • 使用原生的线程(POSIX 线程),并实现了线程的所有内容
  • 为了快速锁定,在非竞态条件下使用高效的 thin locks 代替 spin-locking
  • 使用信号标识实现线程的暂停,在正常执行过程中无需检查暂停,从而降低了延迟和提高了性能
  • 在垃圾收集器中使用终结线程完整支持对象的终结
  • 完全支持类和类加载器的垃圾收集和卸载 ( 包括相关的共享库)
  • 支持指针的对象引用和类加载器
  • 完全支持软、弱、虚引用
  • 垃圾收集器能够以同步或者异步方式运行在自己的线程中
  • 类文件中的字符串常量以哈希表的形式存储,使得类之间能够共享字符串常量, 从而减少了类数据的加载
  • 支持 Java 本地接口和独立加载标准的 lib 库
  • 内部本地方法使用新实现的轻量级本地接口,而没有使用 Java 本地接口 (Java Native Interface)
  • 支持 Lambda 表达式 (JSR 335)、支持类型注解 (JSR 308)、支持方法参数的映射、支持动态调用 (JSR 292)
  • 主要使用 C 语言编写,只用了少量依赖平台的汇编程序,所以能够很容易移植到其他架构上

另外,JamVM 的解释器经过了高度优化,吸收了许多最新的技术如堆栈缓存和 direct-threading(直接线程)技术。其最新版本扩展了这些,包括一个代码复制的 JIT 编译器,且编译器也可移植。同时,JamVM 为了支持 UNIX 和 POSIX 兼容的系统进行了重写,不过在 UNIX 系统之间仍然存在不兼容的情况。另外,一些架构需要专门的配置(如内存故障等),最后本地调用约定(或者应用二进制接口)是与平台和架构相关的。JamVM 支持的主要系统和框架如下:

  • Linux 系统: x86、x86_64、ARM、PowerPC、PowerPC64(*)、MIPS、HPPA
  • FreeBSD 系统: x86、x86_64、ARM、PowerPC、PowerPC64(*)、SPARC(*)
  • OpenBSD 系统: x86、x86_64、ARM、PowerPC、PowerPC64(*)、SPARC(*)
  • Mac OS X/Darwin 系统: x86、x86_64、ARM、PowerPC、PowerPC64
  • Solaris/OpenSolaris 系统: x86、x86_64
  • KFreeBSD 系统: x86

其中带星号 (*) 的架构需要使用 libffi 进行配置。

另外,非常著名的 Android 虚拟机 DVM(Dalvik Virtual Machine ) 是基于寄存器实现,它是 Google 等厂商合作开发的 Android 移动设备平台的核心组成部分之一。2006 年,DVM 还在开发中,Google 的 Android 团队就使用 JamVM 开发应用框架。2007 年 DVM 发布, Android 团队才使用 DVM 取代 JamVM。


感谢郭蕾对本文的审校。

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