Java虚拟机学习笔记:为什么Java的跨平台性好?

》目录

1.JDK、JRE、JVM三者的关系是什么。

2.为什么Java要在虚拟机里运行?

3.Java虚拟机是怎么执行一段Java程序的?

4.Java虚拟机将Java字节码翻译成机器码的形式有哪两种?

5.为什么说Java的跨平台性好?

6.Java是面向对象语言,为什么要引入基本数据类型?


》解答

1.JDK、JRE、JVM三者的关系是什么?

JDK(Java开发工具包)包含JRE(Java运行时环境)及一系列开发、诊断工具,JRE包含运行Java程序的必需组件:JVM(Java虚拟机)以及Java核心类库等。

简言之,JDK>JRE>JVM


2.为什么Java要在虚拟机里运行?

1)可以轻松实现Java的跨平台运行,“一次编写,到处运行”。(即.java编译成.class,.class就是可以在JVM上运行的Java字节码)

2)提供了托管环境,提供内存管理、垃圾回收等功能,这些部分都比较冗长且容易出错。

3)能使编程工作更轻松,编程人员只需要关注和业务相关的程序逻辑的编写,其它业务无关但是也同样重要的事情由JVM来处理,如数组越界、动态类型、安全权限等等的动态检测。


3.Java虚拟机是怎么执行一段Java程序的?

1)将由这段Java程序编译而成的Java字节码文件(即.class文件)加载到Java虚拟机中,虚拟机会将它放在方法区中,实际运行时虚拟机会执行方法区内的代码。

2)当调用进入一个方法,JVM会在当前线程的Java方法栈中生成一个栈帧(Java虚拟机将内存分为堆、栈、方法区,其中栈由分为面向Java方法的Java方法栈,面向本地方法的本地方法栈,以及存放各个线程执行位置的PC寄存器,如下图所示),存放局部变量字节码的操作数等等(这里的局部变量是广义的,除了普遍意义下的局部变量外,还包括实例方法的“this指针”,以及方法所接收的参数)。

Java虚拟机的内存划分

3)退出执行当前方法时,弹出当前栈帧,并将其舍弃


4.Java虚拟机将Java字节码翻译成机器码的形式有哪两种?

解释执行即时编译

解释执行是翻译一条执行一条,即时编译是将一个方法中包含的所有Java字节码翻译成机器码后再执行。

解释执行不需要等待JVM将所有Java字节码翻译成机器码的这一段时间,执行到哪一句翻译哪一句;即时编译虽然需要等待这个整体翻译的过程,但在后续的实际运行中运行速度更快。

HotSpot(标准JDK中的JVM)采用混合模式,结合了两种方式的优点,先进行解释执行,然后对其中的热点代码以方法为单位进行即时编译。

为了不干扰应用的正常运行,HotSpot的即时编译是放在额外的编译线程中进行的。


5.为什么说Java的跨平台性好?

这个问题我看完文章后思考了很久不得解,又看了看其他博主的文章,忽然恍然大悟。

跨平台性指的是编译后的文件跨平台,而不是说源程序跨平台,若是源程序跨平台,则所有语言的源程序都是跨平台的。

如VC将标准C开发的程序编译成exe文件,可以在windows下运行,但不能在linux下运行;linux下gcc编译生成的可执行文件可以在linux下执行但不能在windows下执行。

而Java将源程序编译成中间码,即Java字节码,又即.class文件,不论在什么平台上,只要有Java虚拟机,.class文件就可以在虚拟机上运行,运行时它会被进一步翻译成机器可识别的机器码。

再说一说各种语言,根据执行方式的不同,原先有两种:1)编译执行,一次性由特定的编译器编译成可以在特定平台上运行的可执行文件,优点是执行速度快,缺点是无法跨平台。2)解释执行,将源程序解释成机器码,解释一句执行一句,类似于同声翻译,优点是跨平台性好,缺点是执行速度慢,暴露源程序

后来Java就引入了“中间码+虚拟机”的方式,结合了编译执行和解释执行的优点,而且虚拟机又可以进行自动内存管理垃圾回收安全检测等等,棒棒哒!

参考:Java跨平台性的理解


6.Java是面向对象语言,为什么要引入基本数据类型?

因为使用基本类型能够在执行效率内存使用两方面提升软件性能。

Java的基本类型都有对应的值域和默认值,如下图所示:

Java基本数据类型

其中,上文我们有提到,在调用某个方法时,虚拟机会在Java方法栈中生成一个栈帧,存放局部变量和字节码的操作数。

其中,boolean、byte、short、int这四种类型在栈上占用的空间和int是一样的(在32位的HotSpot中是4个字节,在64位的HotSpot中是8个字节),它们会被当成int类型来计算(如boolean的true就是1,false就是0)。当然这种情况仅存在于局部变量,存储于堆中的元素占用的空间和它们自身类型的大小还是一致的。

而long、float、double则会按各自的大小来加载,按自身类型来计算,而不是像上面四种类型的数据一样被当成int型数据来计算。

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