java运行机制详细

JVM(Java虚拟机)一种用于计算设备的规范,可用不同的方式(软件或硬件)加以实现。编译虚拟机的指令集与编译微处理器的指令集非常类似。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。

Java虚拟机(JVM)是可运行Java代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上,就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。

1.为什么要使用Java虚拟机

Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编 译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用模式Java虚拟机屏蔽了与具体平台 相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字 节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

Java运行机制

Java程序的运行必须经过编写 编译 运行 三个步骤。

编写是指在Java开发环境中进行程序代码的输入,最终形成后缀名为.java的Java源文件。

编译是指使用Java编译器对源文件进行错误排查的过程,编译后将生成后缀名为.class的字节码文件,这不像C语言那样最终生成可执行文件。

运行是指使用Java解释器将字节码文件翻译成机器代码,执行并显示结果。这一过程如图1.1所示。

字节码文件是一种和任何具体机器环境及操作系统环境无关的中间代码,它是一种二进制文件,是Java源文件由Java编译器编译后生成的目标代码文件。编程人员和计算机都无法直接读懂字节码文件,它必须由专用的Java解释器来解释执行,因此Java是一种在编译基础上进行解释运行的语言。

Java解释器负责将字节码文件翻译成具体硬件环境和操作系统平台下的机器代码,以便执行。因此Java程序不能直接运行在现有的操作系统平台上,它必须运行在被称为Java虚拟机的软件平台之上。

Java虚拟机(JVM)是运行Java程序的软件环境,Java解释器就是Java虚拟机的一部分。在运行Java程序时,首先会启动JVM,然 后由它来负责解释执行Java的字节码,并且Java字节码只能运行于JVM之上。这样利用JVM就可以把Java字节码程序和具体的硬件平台以及操作系 统环境分隔开来,只要在不同的计算机上安装了针对于特定具体平台的JVM,Java程序就可以运行,而不用考虑当前具体的硬件平台及操作系统环境,也不用 考虑字节码文件是在何种平台上生成的。JVM把这种不同软硬件平台的具体差别隐藏起来,从而实现了真正的二进制代码级的跨平台移植。JVM是Java平台 无关的基础,Java的跨平台特性正是通过在JVM中运行Java程序实现的。Java的这种运行机制可以通过图1.2说明。

Java语言这种“一次编写,到处运行(write once,run anywhere)”的方式,有效地解决了目前大多数高级程序设计语言需要针对不同系统来编译产生不同机器代码的问题,即硬件环境和操作平台的异构问题,大大降低了程序开发、维护和管理的开销。

需要注意的是,Java程序通过JVM可以达到跨平台特性,但JVM是不跨平台的。也就是说,不同操作系统之上的JVM是不同的,Windows平台之上的JVM不能用在Linux上面,反之亦然。

示例:
我们可以通过helloworld来理解这几个缩写词的具体含义:

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) {    System.out.println("helloworld"); }}

编译之后, 我们得到了HelloWorld.class(图中的"Your program‘s class files")
在HelloWorld里面, 我们调用了 JavaAPI中的 java.lang.System这个类的静态成员对象 out, out 的静态方法: public static void println(String string);

然后我们让虚拟机器来执行这个HelloWorld。
1. 虚拟机会在classpath中找到HelloWorld.class。
2. 虚拟机中的解释器(interpret)会把HelloWorld.class解释成字节码。
3. 把解释后的字节码交由execution engin执行。
4. execution engin会调用native method(即平台相关的字节码)来在host system的stdout(显示器)的指定部分打印出指定的字符串。
5. 这样, 我们就看到"helloworld"字样了。

有了这个流程后, 我们就好理解上面几个术语了:
a. JDK: java develop kit (JAVA API包)
b. SDK: software develop kit, 以前JDK 叫做java software develop kit, 后来出了1.2版本后, 就改名叫jdk了, 省时省力, 节约成本。
c. JRE. java runtime environment 我们的helloworld必须在JRE(JAVA运行环境,JAVA运行环境又叫JAVA平台)里面, 才能跑起来。 所以, 显然地, JRE其实就是JDK + JVM

d. JVM java virtual machine. 简单地讲, 就是把class文件变成字节码, 然后送到excution engin中执行。而为什么叫虚拟机, 而不叫真实机呢? 因为JVM本身是又不能运算, 又不能让显示器显示"helloworld"的, 它只能再调用host system的API, 比如在w32里面就会调c++的API, 来让CPU帮他做做算术运算,来调用c++里面的API来控制显示器显示显示字符串。 而这些API不是JDK里面有的,我们平时又看不见的,所以我们就叫它native api了(亦曰私房XX)。

e. 解释平台无关。 有人会说, 在linux的里面调用native api与w32里面调用的api肯定不一样吧? 那为什么说JAVA是平台无关的呢?
其实是这样的, 君不见java.sun.com里面又有jdk-for-w32又有jdk-for-linux下载吗? 刚才不是说了吗? native api, native api, 就是我们平时看不见的api吗! 调用native这些烦琐的活儿都让jdk去做了。所以我们调用的时候只用知道jdk(java api) 里面的java.io.*能提供磁盘访问功能, java.awt.* 能画个框框画个圆圆就行了吗。 至于JDK又是怎么调用的, 在LINXU上更圆呢? 还是在W32上更圆,(x) 这个就是JDK个人的事情了。(理论上讲是一样圆的, 当然这又和显示器是否纯平相关了:D)

同时, 这里就引申出了另一个话题。既如何编写平台无关的JAVA程序。 其中关键的一条, 就是调用且只调用jdk中的API, 而不要私自调用native api。 原因很简单啊, JDK-for-linux和JDK-for-w32表面都是一样的,所以我在w32里面调用JDK写的java程序,在linux里面也会一样的写法 啊, 所以就可以移植来移植去都没问题。(b) 但是如果我在w32里面调用了 一个图形显示的native api, 当我移植到linux去的时候, 谁又能保证里面也有相同名称,相同参数,相同返回值, 相同功能的native api供我调用呢!(?)

时间: 2024-10-31 15:24:25

java运行机制详细的相关文章

java 运行机制和环境搭建--学习 java 归纳(1)

俗话说,工欲善其事必先利其器.想学习自动化必先学编程. 两个月前接触appium自动化框架,一个月前开始懂得这个道理,现在终于忙完了,有时间开始系统的学习,因为有学过java,所以接下来一段时间就开始 java的学习吧.希望有想学java的跟我一起学习讨论,希望大神路过指导批评,文笔水平真心有限,请见谅. 首先略过java的历史背景介绍.直接开始正题. 看一下java的程序的运行机制 .java文件是java程序的后缀的文件,就像word文档的后缀名是.doc一样.java程序人能读得懂,但是机

谈谈Java运行机制

转载地址:http://www.cnblogs.com/iwinson/p/6074885.html 1.高级语言的运行机制 我们编程都是用的高级语言(写汇编和机器语言的大牛们除外),计算机不能直接理解高级语言,只能理解和运行机器语言,所以必须要把高级语言翻译成机器语言,计算机才能运行高级语言所编写的程序. 翻译,其实翻译的方式有两种,一个是编译,一个是解释.两种方式只是翻译的时间不同. 1.1编译型语言    (如C.C++.Objective-C) 使用专门的编译器,针对特定平台(操作系统)

Java语言的运行机制

计算机语言分为编译型和解释性两种类型. 编译型: ( C/C++.Pascal/Object Pascal(Delphi) ) 编译型语言写的程序执行之前,需要一个专门的编译过程,把程序编译成为机器语言的文件,比如exe文件,以后要运行的话就不用重新翻译了,直接使用编译的结果就行了(exe文件),因为翻译只做了一次,运行时不需要翻译,所以编译型语言的程序执行效率高. 解释性: ( Java.JavaScript.VBScript.Perl.Python.Ruby.MATLAB ) 解释性语言在运

Java程序运行机制及运行过程

Java运行机制 Java虚拟机(Java Virtual Machine):Java虚拟机可以理解成一个以字节码为机器指令的CPU:对于不同的运行平台,有不同的虚拟机:Java虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别,真正实现了“一次编译,随处运行”. Java垃圾回收(Garbage Collection):不用使用的内存空间应该回收:在C/C++等语言中,由程序员负责回收无用的内存:Java语言消除了程序员回收无用内存的职 责,它提供一种系统级线程跟踪存贮空间的分配情况,并在JVM空闲的时候,检

java反射机制剖析(三)—类类型Class

为了区别于我们常用的Class,因此给了个中文名类类型.目的就是为了知道此Class非彼Class.上一篇博客已经介绍了Class Loader,它的作用是根据提供的信息来加载类到内存中.我之前有提过这个类信息的提供者就是本篇博客要介绍的Class.提醒:一个类的Class对象和它的Instance是不一样的,切记,不然你会混乱的.开始了! 概念 Class类是所有类(注意是对象)的共有信息的抽象,比如该类实现的接口.对应的加载器.类名等等.一句话,类类型保存了每个类所对应的类型信息.每一个类都

【转载】Java JVM 运行机制及基本原理

原博地址:https://zhuanlan.zhihu.com/p/25713880 JVM的基础概念 JVM的中文名称叫Java虚拟机,它是由软件技术模拟出计算机运行的一个虚拟的计算机. JVM也充当着一个翻译官的角色,我们编写出的Java程序,是不能够被操作系统所直接识别的,这时候JVM的作用就体现出来了,它负责把我们的程序翻译给系统"听",告诉它我们的程序需要做什么操作. 我们都知道Java的程序需要经过编译后,产生.Class文件,JVM才能识别并运行它,JVM针对每个操作系统

java 反射机制:运行时的类信息(为框架服务的Bug存在)

反射机制:JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法:对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法:这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制. 换一种引出反射的说法是:当通过反射与一个未知的类型的对象打交道是,JVM只是简单地检查这个类,看它是属于哪个特定的类(就想RTTI那样).在用它做其他事情之前必须先加载那个类的Class对象.因此,那个类的.class文件对于JVM来说必须是可获取的:那么在本地机器上,要么通过网络获得

java语言运行机制及运行过程

java语言的特点 1.面向对象     1.1 两个基本概念:类.对象      1.2 三大特性:封装.继承.多态 2.健壮性     吸收了c/c++语言的优点,但是去掉了影响程序健壮性的部分(如指针.内存的申请与释放等),提供了一个相对安全的内存管理和访问机制 3.跨平台性     3.1 通过java语言编写的应用程序在不同的系统平台上都可以运行.           Write once,Run Anywhere      3.2 原理:只要在需要运行java应用程序的操作系统上,先

一张图,理解JAVA体系结构、运行机制、JVN运行机制、Java平台(初学)

初学JAVA,学一门语言不仅仅是学其语法,逻辑思维能力,还有每一门语言都有自己独特的一方面,所以才有那么多语言要学啊 = =,所以想要真的学好语言,其编译机制,运行机制多少也要涉猎一些啊.这是初学JAVA一些机制的理解,如果有哪里不妥当,请指教.