一、JDK、JRE、JVM
JDK:全称 “Java Development Kit” Java 开发工具包,提供 javac编译器、jheap、jconsole 等监控工具;
JRE:全称 “Java Runtime Environment” Java 运行环境,提供 class Library 核心类库+JVM;
JVM:全称“Java Virtual Machine”Java 虚拟机,用于运行 Java 应用程序。
二、Java程序执行过程
1. 编译:通过 javac 命令,调用 JDK 编译器,将 *.java 源文件编译成 *.class 字节码文件。
2. 执行:通过 java 命令,调用 JVM 虚拟机,执行 *.class 字节码文件。
三、Java程序的跨平台
1. 计算机平台是什么
我们通常把CPU 处理器与操作系统构成的系统架构,称为计算机平台。
2. 跨平台的原因
通用的字节码:不同的平台,相同的源代码,编译的字节码是相同的,所以字节码文件可以在不同平台“通用”;
不同的JVM:不同的平台,执行字节码时,都需要各自的 虚拟机版本,用于将字节码翻译成当前平台可以执行的机器码指令。
四、静态编译器
通过 JDK 提供的静态编译器,将 Java 源文件编译成字节码文件。
编译过程包括:
(1)词法分析:通过空格分隔出源代码中的单词、操作符、控制符等信息,将其形成 token 信息流,传递给语法解析器。
(2)语法分析:将 token 信息流按照 Java 语法规则,组装成一颗语法树。
(3)语义分析:对语法树进行关键字使用、类型匹配、作用域等语法检查。
(4)字节码:当语义分析完成后,可以生成字节码。
五、字节码
当1个 Java 源文件被编译后,就会按照 JVM 规范和字节码定义,产生1个class 字节码文件,文件内容由 10 个固定部分组成。
六、JVM执行方式
JVM 以解释+编译混合模式,执行字节码文件。
1. JVM 的执行方式以解释执行为主。执行过程中,JVM 将每个字节码文件中的每个指令,通过解释器转换成当前平台可以识别的机器码,然后交给CPU 执行。
2. 为了提高执行效率,JVM 还会在运行期间,JVM 通过热点代码的统计分析,识别高频的方法调用,循环体、公共模块等,当超过阈值时,JVM 会基于 JIT 即时编译器( just-in-time compiler )将热点代码转换成机器码,直接交给 CPU 执行,提高执行效率。
a. client 模式下默认阈值是1500次,在Server模式下是 10000 次。
JVM 解释器:程序执行的时候,解释器首先发挥作用,省去了编译器编译时间,加快程序的执行效率。
JIT 编译器:在程序运行过程中,随着时间的推移, JIT 开始慢慢发挥了作用,把热点代码编译成本地代码后,以后执行相同的代码,即可直接交给CPU 执行,带来更高的执行效率。
七、类加载器
字节码必须通过类加载器,通过加载、验证、解析等校验步骤,将字节码文件中的类,加载至 JVM 的中运行时数据区,才可以执行字节码。
八、垃圾收集器
JVM 在运行期间,通过Garbage Collctor垃圾收集器,定期对运行时数据区进行垃圾对象的回收,从而实现了内存自动管理。
九、JVM组成结构
JVM由类加载器、运行时数据区、 JVM 解释器、 JIT 即时编译器、垃圾回收器、本地方法库等部分组成。
由类加载器完成字节码文件的加载验证和解析,存储至运行时数据区,并由执行引擎中的解释器,完成字节码到机器码的解释执行。同时进行热点代码的统计分析,调用 JIT 即时编译器将字节码直接编译成机器码,提高执行效率。JVM运行期间的方法调、数据对象统一存放至运行时数据区。