Java跨平台原理與Java虛擬機(JVM)

Java跨平台原理(位元組碼文件、虛擬機)

C/C++語言都直接編譯成針對特定平台機器碼。如果要跨平台,需要使用相應的編譯器重新編譯。
Java源程序(.java)要先編譯成與平台無關的位元組碼文件(.class),然後位元組碼文件再解釋成機器碼運行。解釋是通過Java虛擬機來執行的。
位元組碼文件不面向任何具體平台,只面向虛擬機。
Java虛擬機是可運行Java位元組碼文件的虛擬計算機。不同平台的虛擬機是不同的,但它們都提供了相同的接口。
Java語言具有一次編譯,到處運行的特點。就是說編譯後的.class可以跨平台運行,前提是該平台具有相應的Java虛擬機。但是性能比C/C++要低。
Java的跨平台原理決定了其性能沒有C/C++高。

由源文件(.java)—>位元組碼文件(.class)(二進制文件)—–> 解釋—->Unix,Win,Linux等機器。

  • 一次編譯,到處運行。
  • 編譯器的作用:將源文件編譯成class文件。
  • 虛擬機的作用:將位元組碼文件解釋成對應平台機器碼並執行。
  • java可以實現跨所有的平台?只有提供並且安裝了相對應的虛擬機就可以跨該平台。
  • 虛擬機和解釋器的關係:解釋器是虛擬機的一個重要的組成部分。
  • Java語言的執行要經過編譯和解釋兩個階段。

對比C語言的跨平台原理

Java虛擬機(JVM)

JVM是Java Virtual Machine(Java虛擬機)的縮寫,它是整個Java實現跨平台的最核心的部分,所有的java程序會首先被編譯為.class的類文件,這種類文件可以在虛擬機上執行,也就是說class並不直接與機器的操作系統相對應,而是經過虛擬機間接與操作系統交互,由虛擬機將程序解釋給本地系統執行。JVM是Java平台的基礎,和實際的機器一樣,它也有自己的指令集,並且在運行時操作不同的內存區域。 JVM通過抽象操作系統和CPU結構,提供了一種與平台無關的代碼執行方法,即與特殊的實現方法、主機硬件、主機操作系統無關。JVM的主要工作是解釋自己的指令集(即位元組碼)到CPU的指令集或對應的系統調用,保護用戶免被惡意程序騷擾。 JVM對上層的Java源文件是不關心的,它關注的只是由源文件生成的類文件(.class文件)。

JRE

JRE是java runtime environment(java運行環境)的縮寫。光有JVM還不能讓class文件執行,因為在解釋class的時候JVM需要調用解釋所需要的類庫lib。在JDK的安裝目錄里你可以找到jre目錄,裏面有兩個文件夾bin和lib,在這裡可以認為bin里的就是jvm,lib中則是jvm工作所需要的類庫,而jvm和lib和起來就稱為jre。所以,在你寫完java程序編譯成.class之後,你可以把這個.class文件和jre一起打包發給朋友,這樣你的朋友就可以運行你寫程序了(jre里有運行.class的java.exe)。JRE是Sun公司發佈的一個更大的系統,它裏面就有一個JVM。JRE就與具體的CPU結構和操作系統有關,是運行Java程序必不可少的(除非用其他一些編譯環境編譯成.exe可執行文件……),JRE的地位就象一台PC機一樣,我們寫好的Win32應用程序需要操作系統幫我們運行,同樣的,我們編寫的Java程序也必須要JRE才能運行。

JDK

JDK是java development kit(java開發工具包)的縮寫。每個學java的人都會先在機器上裝一個JDK,那 讓我們看一下JDK的安裝目錄。在目錄下面有六個文件夾、一個src類庫源碼壓縮包、和其他幾個聲明文件。其中,真正在運行java時起作用的是以下四個文件夾:bin、include、lib、jre。現在我們可以看出這樣一個關係,JDK包含JRE,而JRE包含JVM。
bin: 最主要的是編譯器(javac.exe)
include: java和JVM交互用的頭文件
lib:類庫
jre: java運行環境

注意:這裡的bin、lib文件夾和jre里的bin、lib是不同的

總的來說JDK是用於java程序的開發,而jre則是只能運行class而沒有編譯的功能。eclipse、idea等其他IDE有自己的編譯器而不是用JDK bin目錄中自帶的,所以在安裝時你會發現他們只要求你選jre路徑就ok了。

JDK,JRE,JVM三者關係

  • jdk是JAVA程序開發時用的開發工具包,其內部也有JRE運行環境JRE。
  • JRE是JAVA程序運行時需要的運行環境,就是說如果你光是運行JAVA程序而不是去搞開發的話,只安裝JRE就能運行已經存在的JAVA程序了。
  • JDk、JRE內部都包含JAVA虛擬機JVM,JAVA虛擬機內部包含許多應用程序的類的解釋器和類加載器等等。

JVM運行原理詳解

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