Java虚拟机（JVM）家族发展史及版本对比

Java虚拟机（JVM）家族发展史及版本对比

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一、JVM家族发展史

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1. 早期阶段（1996-2000）

• Classic VM（Java 1.0-1.1）：
  
  
  
  • 厂商：Sun Microsystems（Oracle前身）。
    
  • 特点：
    
    
    
    • 首个JVM实现，支持根本的字节码表明实验。
      
    • 无JIT编译器，性能较低。
      
    • 垃圾接纳简单（标记-清除算法）。
      
    
    
  • 适用场景：早期Java Applet和简单应用。
    
  
  
• Just-In-Time（JIT） VM（Java 1.1.4+）：
  
  
  
  • 改进：引入JIT编译器，将热门代码编译为当地代码提升性能。
    
  • 局限性：仅对特定方法优化，整体性能仍有限。
    
  
  

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2. 成熟阶段（2000-2010）

• HotSpot JVM（Java 1.3+，2000年）：
  
  
  
  • 厂商：Sun Microsystems（后由Oracle维护）。
    
  • 核心特性：
    
    
    
    • 分代垃圾接纳（Young/Old代划分）。
      
    • 自顺应优化（Adaptive Optimization，动态调解JIT战略）。
      
    • Server模式与Client模式（高性能服务器 vs. 轻量级客户端）。
      
    
    
  • 关键版本：
    
    
    
    • Java 5（1.5）：引入并发标记清除（CMS）垃圾接纳器。
      
    • Java 6：优化JIT编译器，支持动态编译更多代码。
      
    • Java 7：改进G1垃圾接纳器（实验性）。
      
    
    
  
  

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3. 现代化阶段（2010至今）

• HotSpot JVM持续演进：
  
  
  
  • Java 8-11：
    
    
    
    • G1成为默认GC（Java 9起）。
      
    • ZGC（可中断暂停GC）（Java 11预览，Java 15正式版）。
      
    • Shenandoah GC（Java 12引入，低延长优化）。
      
    
    
  • Java 14+：
    
    
    
    • Vector API（SIMD指令优化）。
      
    • 虚拟线程（Virtual Threads）（Java 19正式版，轻量级并发）。
      
    
    
  
  
• 开源与生态扩展：
  
  
  
  • OpenJDK（2006年开源）：
    
    
    
    • 成为JVM实现的开源基准，Oracle JDK基于此构建。
      
    • 社区贡献者包括Red Hat、Amazon、IBM等。
      
    
    
  • 替代JVM实现：
    
    
    
    • GraalVM（Oracle，2017年）：
      
      
      
      • 支持多语言（Java/JavaScript/Ruby等）。
        
      • Graal编译器：AOT编译（Substrate VM）提升启动速度。
        
      • Truffle框架：动态语言优化。
        
      
      
    • Eclipse OpenJ9（IBM，2017年开源）：
      
      
      
      • 低内存占用，适合微服务和容器化部署。
        
      • 支持JIT和AOT混合编译。
        
      
      
    • Azul Zing（Azul Systems，2004年）：
      
      
      
      • 专为低延长计划，C4垃圾接纳器（无停顿GC）。
        
      • 适用于高频交易、及时系统。
        
      
      
    
    
  
  
• 移动与嵌入式JVM：
  
  
  
  • Dalvik VM（Android 1.5-4.4）：
    
    
    
    • 针对移动装备优化，实验.dex文件（非.class）。
      
    • ART（Android Runtime）（Android 5.0+）：
      
      
      
      • AOT编译（应用安装时编译为原生代码）。
        
      • 替代Dalvik，提升性能和内存服从。
        
      
      
    
    
  
  

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二、关键虚拟机对比

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1. HotSpot JVM（Oracle JDK/OpenJDK）

• 适用场景：企业级应用、服务器端、微服务。
  
• 核心特性：
  
  
  
  • 垃圾接纳器：Serial、Parallel、CMS、G1、ZGC、Shenandoah。
    
  • JIT编译：C1（客户端）、C2（服务端）。
    
  • 模块化（Java 9+）：JPMS支持模块化JDK。
    
  
  
• 优势：生态成熟、兼容性高、社区支持强。
  

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2. GraalVM

• 适用场景：混合语言应用、高性能微服务、AOT编译场景。
  
• 核心特性：
  
  
  
  • 多语言支持：Java、JavaScript、Python、Ruby等。
    
  • Substrate VM：AOT编译生成独立本机镜像（启动快、占用小）。
    
  • Graal编译器：替代C2编译器，优化复杂代码。
    
  
  
• 优势：跨语言协作、启动性能优化。
  

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3. Eclipse OpenJ9

• 适用场景：容器化部署、内存敏感环境、云原生应用。
  
• 核心特性：
  
  
  
  • 低内存占用：比HotSpot淘汰30%-50%内存。
    
  • JIT/AOT混合编译：提前编译部门代码提升启动速度。
    
  • Eclipse基金会维护：与Eclipse生态深度集成。
    
  
  
• 优势：资源服从高、适合Kubernetes等容器环境。
  

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4. Azul Zing

• 适用场景：低延长系统（如金融交易、及时分析）。
  
• 核心特性：
  
  
  
  • C4垃圾接纳器：停顿时间<1ms（无STW）。
    
  • 无限制堆内存：支持TB级堆，适合大数据应用。
    
  • 性能分析工具：及时监控GC和线程行为。
    
  
  
• 优势：极致低延长，适合高频交易等场景。
  

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5. Android ART

• 适用场景：Android应用。
  
• 核心特性：
  
  
  
  • AOT编译：应用安装时编译为原生代码。
    
  • 增量编译：运行时优化未编译部门。
    
  • Profilo工具：性能分析与调试。
    
  
  
• 优势：启动快、运行服从高，替代Dalvik的升级版。
  

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6. IBM J9（旧版，被OpenJ9取代）

• 历史意义：
  
  
  
  • IBM早期JVM实现，后开源为OpenJ9。
    
  • 支持Z/OS等大型主机系统。
    
  
  

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三、表格总结：JVM家族版本及特性对比

虚拟机名称厂商/泉源发布时间核心特性适用场景优势与局限Classic VMSun Microsystems1996纯表明实验，无JIT早期Java Applet性能低，仅底子功能支持HotSpot JVMOracle/OpenJDK2000分代GC、JIT编译、G1/ZGC/Shenandoah、模块化（Java 9+）企业级应用、服务器生态成熟，但资源占用较高GraalVMOracle2017多语言支持、AOT编译（Substrate VM）、Graal编译器混合语言、微服务、AOT场景需学习成本，某些GC特性依赖HotSpotEclipse OpenJ9IBM/Eclipse2017低内存占用、JIT/AOT混合编译容器化、云原生性能调优复杂，社区支持有限Azul ZingAzul Systems2004C4无停顿GC、TB级堆内存、低延长高频交易、及时系统闭源商业版，成本较高Android ARTGoogle2014AOT编译、增量编译、Profilo工具Android应用专为移动优化，不兼容桌面JVMDalvik VMGoogle2008针对移动装备优化，实验.dex文件Android 1.5-4.4性能较低，已被ART取代

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四、关键总结

• HotSpot JVM：Java生态的核心，持续演进（GC算法、编译器优化）。
  
• GraalVM：多语言、AOT编译的革新，适合混合架构。
  
• OpenJ9：资源服从优先，适合容器化部署。
  
• Zing：低延长领域的标杆，专为极端场景计划。
  
• ART：移动领域的尺度，替代Dalvik提升性能。
  
• 未来趋势：
  
  
  
  • 虚拟线程（Java 20）：办理线程壅闭问题，提升并发能力。
    
  • AOT编译（GraalVM/Substrate）：优化启动时间和部署体积。
    
  • 低延长GC（ZGC/Shenandoah）：扩展及时系统适用性。
    
  
  

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