Java關於 JVM JDK 和 JRE 通俗的解答
- 2020 年 1 月 3 日
- 筆記
JVM
Java虛擬機（JVM）是運行 Java 位元組碼的虛擬機。JVM有針對不同系統的特定實現（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的位元組碼，它們都會給出相同的結果。
什麼是位元組碼?採用位元組碼的好處是什麼?
在 Java 中，JVM可以理解的程式碼就叫做
位元組碼（即擴展名為.class的文件），它不面向任何特定的處理器，只面向虛擬機。Java 語言通過位元組碼的方式，在一定程度上解決了傳統解釋型語言執行效率低的問題，同時又保留了解釋型語言可移植的特點。所以 Java 程式運行時比較高效，而且，由於位元組碼並不針對一種特定的機器，因此，Java程式無須重新編譯便可在多種不同作業系統的電腦上運行。
Java 程式從源程式碼到運行一般有下面3步：
我們需要格外注意的是 .class->機器碼 這一步。在這一步 JVM 類載入器首先載入位元組碼文件，然後通過解釋器逐行解釋執行，這種方式的執行速度會相對比較慢。而且，有些方法和程式碼塊是經常需要被調用的(也就是所謂的熱點程式碼)，所以後面引進了 JIT 編譯器，而JIT 屬於運行時編譯。當 JIT 編譯器完成第一次編譯後，其會將位元組碼對應的機器碼保存下來，下次可以直接使用。而我們知道，機器碼的運行效率肯定是高於 Java 解釋器的。這也解釋了我們為什麼經常會說 Java 是編譯與解釋共存的語言。
HotSpot採用了惰性評估(Lazy Evaluation)的做法，根據二八定律，消耗大部分系統資源的只有那一小部分的程式碼（熱點程式碼），而這也就是JIT所需要編譯的部分。JVM會根據程式碼每次被執行的情況收集資訊並相應地做出一些優化，因此執行的次數越多，它的速度就越快。JDK 9引入了一種新的編譯模式AOT(Ahead of Time Compilation)，它是直接將位元組碼編譯成機器碼，這樣就避免了JIT預熱等各方面的開銷。JDK支援分層編譯和AOT協作使用。但是 ，AOT 編譯器的編譯品質是肯定比不上 JIT 編譯器的。
總結：
Java虛擬機（JVM）是運行 Java 位元組碼的虛擬機。JVM有針對不同系統的特定實現（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的位元組碼，它們都會給出相同的結果。位元組碼和不同系統的 JVM 實現是 Java 語言「一次編譯，隨處可以運行」的關鍵所在。
JDK 和 JRE
JDK是Java Development Kit，它是功能齊全的Java SDK。它擁有JRE所擁有的一切，還有編譯器（javac）和工具（如javadoc和jdb）。它能夠創建和編譯程式。
JRE 是 Java運行時環境。它是運行已編譯 Java 程式所需的所有內容的集合，包括 Java虛擬機（JVM），Java類庫，java命令和其他的一些基礎構件。但是，它不能用於創建新程式。
如果你只是為了運行一下 Java 程式的話，那麼你只需要安裝 JRE 就可以了。如果你需要進行一些 Java 編程方面的工作，那麼你就需要安裝JDK了。但是，這不是絕對的。有時，即使您不打算在電腦上進行任何Java開發，仍然需要安裝JDK。例如，如果要使用JSP部署Web應用程式，那麼從技術上講，您只是在應用程式伺服器中運行Java程式。那你為什麼需要JDK呢？因為應用程式伺服器會將 JSP 轉換為 Java servlet，並且需要使用 JDK 來編譯 servlet。
