贵州专业建网站,wordpress 图标不显示,wordpress超链接工信部,房产网络获客平台有哪些大家好#xff0c;我是栗筝i#xff0c;这篇文章是我的 “栗筝i 的 Java 技术栈” 专栏的第 033 篇文章#xff0c;在 “栗筝i 的 Java 技术栈” 这个专栏中我会持续为大家更新 Java 技术相关全套技术栈内容。专栏的主要目标是已经有一定 Java 开发经验#xff0c;并希望进… 大家好我是栗筝i这篇文章是我的 “栗筝i 的 Java 技术栈” 专栏的第 033 篇文章在 “栗筝i 的 Java 技术栈” 这个专栏中我会持续为大家更新 Java 技术相关全套技术栈内容。专栏的主要目标是已经有一定 Java 开发经验并希望进一步完善自己对整个 Java 技术体系来充实自己的技术栈的同学。与此同时本专栏的所有文章也都会准备充足的代码示例和完善的知识点梳理因此也十分适合零基础的小白和要准备工作面试的同学学习。当然我也会在必要的时候进行相关技术深度的技术解读相信即使是拥有多年 Java 开发经验的从业者和大佬们也会有所收获并找到乐趣。 – 在当今的软件开发领域Java 虚拟机JVM扮演着至关重要的角色它不仅是 Java 语言的运行时环境也是跨平台应用的基石。理解 JVM 的原理和功能对 Java 开发者来说至关重要。本篇文章将带你全面了解 JVM 的起源、结构和工作原理帮助你奠定扎实的基础为后续深入研究 JVM 的各个方面做好准备。 文章目录 1、对于 Java 虚拟机的认知1.1、Java 虚拟机Jvm 与 Java 语言的关系1.2、one write run anywhere一次编写到处运行1.2.1、C 语言的编译过程1.2.2、如何理解汇编语言1.2.3、C 语言为什么不能跨平台1.2.4、Java 为什么可以跨平台 2、Java 虚拟机的基础知识2.1、Java 虚拟机概述2.2、JVM、JRE、JDK的关系2.3、Java 虚拟机的结构组成 1、对于 Java 虚拟机的认知
1.1、Java 虚拟机Jvm 与 Java 语言的关系
在我们系统的认识 Java 虚拟机前我们应该明确一个事实即“Java 虚拟机不和包括 Java 在内的任何一种语言绑定它只与 ‘Class文件’ 这种特定的二进制文件格式所关联Class 文件中包含了 Java 虚拟机指令集和符号表以及若干其他辅助信息”。
所以 “Java 虚拟机” 这一命名本身有一定的误导性Java 虚拟机和 Java 语言并不存在必要的联系将其称作 “Class 文件虚拟机” 可以更适合理解。
Java 在 1997 年发布规范文档的时候也刻意的将 Java 的规范拆分为《 Java 语言规范The Java Language Specification》与 《Java 虚拟机规范The Java Virtual Machine Specification》两部分。
Java 语言规范 Java 虚拟机规范https://docs.oracle.com/javase/specs/
Java 虚拟机是语言无关性的作为一个通用的、与机器无关的执行平台任何其他语言的实现都可以将 Java 虚拟机作为其运行的基础以 Class 文件作为他们产品的交付媒介。
例如使用 Java 编译器可以把 Java 代码编译为存储字节码的 Class 文件使用 JRuby 等其他语言的编译器一样可以把它们的源程序代码编译成 Class 文件。虚拟机丝毫不关心 Class 的来源是什么语言它与程序语言之间的关系如图所示 1.2、one write run anywhere一次编写到处运行
在我们初次接触 Java 时都不可不避免的了解到Java 的一个优势也是 Java 刚推出时的宣传语“one write run anywhere一次编写到处运行”在这句话中突出了 Java 虚拟机核心的思想Java 虚拟机是与平台无关的或者说 Java 虚拟机具有平台无关性
1.2.1、C 语言的编译过程
既然 Java 虚拟机具有平台无关性那么什么是平台有关性呢我们先来看一下C 语言的执行过程
#include stdio.h
int main()
{printf(hello world);return 0;
}这是一个 C 语言的程序最终的至执行结果是打印一行 “hello world” 字符串我们知道计算机里的世界里只有 “0” 和 “1”那以上的 C 程序是如何转换为 “0” 和 “1” 的呢
以上 C 程序的编译过程 我们分阶段来讨论:
首先是 “预处理阶段” 预处理器cpp会将头文件# 开头的行展开将宏名替换为字符串并将注释去掉接下来是 “编译阶段” 编译器ccl将修改后的 .c 文件翻译为 .s 文件即汇编程序再然后是 “汇编阶段” 汇编器as将 .s 文件翻译成 .o 文件这就是机器语言指令二进制文件在最后是 “链接阶段” 链接器ld将 .o 文件中的函数库对应的代码组合到最终目变文件中这就是 .out 文件了。
1.2.2、如何理解汇编语言
作为一个插曲在这里阐述一下笔者对于汇编语言的理解。
什么是汇编语言其实就是因为计算机只能识得 “0” 和 “1”在计算机刚被发明时科学家们只能通过向计算机输入 01 代码的方式通过穿孔纸带有孔 1无孔 0来运行计算任务但是这样的效率实在太慢了所以汇编语言就被发明出来用于简化程序的编写。
比如计算 11两个 “1” 数据使用 0x0001 来表示而 “加” 操作放在 CPU 中可以是 0xa90df这个是胡乱写的这个二进制代表的加操作能被计算机识别。而因为这个加操作对于 CPU 来说编码的 0xa90df 格式是固定的。所以可以直接一个助记符 add 来表示这样科学家们写程序就方便多了。而这就是汇编程序的由来。因为汇编程序完成之后可以再有一个专门的程序就是要上文中所说的汇编器来把编写的汇编程序编译成 “0” 和 “1”这样计算机也可以识别了而汇编语言本身也方便了程序的编写和阅读。
编写汇编比直接编写二进制方便高效了太多。但是随着计算任务的复杂程序的规模越来越庞大使用汇编程序也很累啊那么是否有更简单的方式呢所以科学家们发明了高级语言比如 Clisp 等在编写程序的时候使用 C。语言等编写然后再使用编译器将 C 语言程序翻译成汇编程序汇编程序再使用汇编器编译成 “0” 和 “1”这样CPU 能识别的东西没有变化但是对于编写程序的人确实方便了很多。
通过以上的描述我们就知道了高级语言的大概由来。也明白了我们所编写的各种高级语言到了最后其实都是转化为二进制执行。
1.2.3、C 语言为什么不能跨平台
在对汇编语言再一次理解之后我们回到正题即为什么 C 语言不具备平台无关性或者说为什么 C 语言为什么不能跨平台。
直接二进制格式的程序我们称之为本地机器码native code。而类似那些 add 之类的助记符以及汇编的编写格式或标准我们称之为指令集。
但是问题的关键来了。不同公司所生产的 CPU 芯片。他们所使用的指令集不同啊这种芯片设计的事情又不像 TCP/IP 协议那样有国际统一的标准甚至像 Intel 所代表的复杂指令集和 ARM 为代表的精简指令集它们指令集的设计思路就是不一样的。
所以我们 C 语言最后编译出来的的二进制文件不同的 CPU 上识别的意义是完全不同的。
此外还有一种场景就是一段 C 语言的程序我们编写一个 .c 的文件后将其拿到另外一个操作系统CPU 平台去执行是否会成功呢成功了之后那么是否可以说明 C 语言具有跨平台性呢很多人存在着不同的看法对此笔者是这样认为的
C 语言并非不能跨平台CPU 或者操作系统准确的说是 C 语言编译出的程序无法二进制跨平台不同环境下C 语言的标准有差别比如不同平台的 int 类型可能是 16 位表示也可能是 32 位表示但笔者认为这种情况是可以有多种方式去规避的随意最终的结论还是 C 语言不能跨平台是特指二进制跨平台。
那有没有一种办法能够让高级语言实现二进制跨平台的运行呢?
思考实际编程中的一个场景我们前端需要处理的某个数据是 A 格式但是后台只能提供B格式的数据那我们怎么办很简单啊。写个接口把 B。格式转化为 A 格式。这就是设计模式当中的适配器设计模式。
关于跨平台也是一样的道理。CPU 的指令集不同 不同平台编译出来的结果格式都不同那么我们可以在各个平台上运行虚拟机然后我们制定某种编译结果的输出格式我们的输出了某种格式的结果直接在虚拟机上运行。 这就是 Java 采取的方式。
1.2.4、Java 为什么可以跨平台
这是 Java 版本的 “Hello World”
public static void main(String[] args) {System.out.println(Hello World!);
}这段 Java 程序编译出来的结果是 hello.class换句话说它输出的结果是 Class 文件格式也叫字节码存储格式。
这其实就是 Java 虚拟机定义的二进制格式这种我们称之为字节码ByteCode是 Java 虚拟机所能运行的格式。类似本地机器码可以反编译成汇编这种二进制也可以反编译成更容易阅读的格式。
而各个平台的 Java 虚拟机 是不同的。但是我们编写的 Java 程序 统一编译成特定格式的 Class 文件格式然后 Class 文件可以在各个不同平台的 Java 虚拟机上运行当然运行结果肯定也是一致的至于各个不同平台之间的差异这是那些编写 Java 虚拟机的人去考虑的事情。
通过这种方式我们的 Java 程序就实现了跨平台。 2、Java 虚拟机的基础知识
2.1、Java 虚拟机概述
Java 虚拟机英语Java Virtual Machine缩写JVM一种能够执行 Java 字节码Class 文件的虚拟机以堆栈结构机器来进行实做。最早由 Sun 公司所研发并实现第一个实现版本是 Java 平台的一部分能够执行以 Java 语言所写的软件程序。
Java 虚拟机有自己完善的硬体架构如处理器、堆栈、寄存器等还具有相应的指令系统。JVM 屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息使得 Java 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。通过对中央处理器CPU所执行的软件实现实现能执行编译过的 Java 程序码Applet 与应用程序。
作为一种编程语言的虚拟机实际上不只是专用于 Java 语言只要生成的编译文件符合 JVM 对加载编译文件格式要求任何语言都可以由 JVM 编译运行。此外除了甲骨文也有其他开源或闭源的实现。
2.2、JVM、JRE、JDK的关系
JVM 是 Java 程序能够运行的核心。但需要注意JVM 自己什么也干不了你需要给它提供生产原料Class 文件。 仅仅是 JVM是无法完成一次编译处处运行的。它需要一个基本的类库比如怎么操作文件、怎么连接网络等。
而 Java 体系很慷慨会一次性将 JVM 运行所需的类库都传递给它。JVM 标准加上实现的一大堆基础类库就组成了 Java 的运行时环境也就是我们常说的 JRE。
对于 JDK 来说就更庞大了一些。除了JREJDK还提供了一些非常好用的小工具比如 javac、java、jar 等。它是 Java 开发的核心。 我们也可以看下 JDK 的全拼JavaDevelopmentKit。
JVM、JRE、JDK 它们三者之间的关系可以用一个包含关系表示 2.3、Java 虚拟机的结构组成
Java 虚拟机整体组成可分为四个部分类加载器Class Loader、运行时数据区Runtime Data Area、执行引擎Execution Engine、本地库接口Native Interface
类加载器负责从字节码 Class 文件中加载 Class 信息到运行时数据区的方法区运行时数据区存放 Jvm 在执行 Java 程序时相关数据的区域执行引擎将字节码翻译成底层系统指令再交由 CPU 去执行本地库接口执行过程中可能需要调用到其他语言比如 C 语言的本地接口。
PsJavac 是收录于 Jdk 中的 Java 语言编译器。该工具可以将 .java 源文件编译为 Class 文件.class 文件。
在程序被执行之前Java 前 Java 代码会被先转换成字节码 Class 文件Jvm 首先通过一定的方式使用「类加载器」把字节码文件加载到内存中「运行时数据区」而字节码文件是 Jvm 提供的一套指令集规范并不能直接交个底层操作系统去执行因此需要特定的命令解析器「执行引擎」将字节码翻译成底层系统指令再交由 CPU 去执行而这个过程中需要调用其他语言的接口「本地库接口」来实现整个程序的功能这就是这 4 个主要组成部分的职责与功能。
