1.JVM
Java 虚拟机(JVM)是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现(Windows,Linux,macOS),目的是使用相同的字节码,它们都会给出相同的结果。
什么是字节码?采用字节码的好处是什么?
在 Java 中,JVM 可以理解的代码就叫做字节码(即扩展名为 .class 的文件),它不面向任何特定的处理器,只面向虚拟机。Java 语言通过字节码的方式,在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题,同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以 Java 程序运行时比较高效,而且,由于字节码并不针对一种特定的机器,因此,Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。
Java 程序从源代码到运行一般有下面 3 步:
我们需要格外注意的是 .class->机器码 这一步。在这一步 JVM 类加载器首先加载字节码文件,然后通过解释器逐行解释执行,这种方式的执行速度会相对比较慢。而且,有些方法和代码块是经常需要被调用的(也就是所谓的热点代码),所以后面引进了 JIT 编译器,而 JIT 属于运行时编译。当 JIT 编译器完成第一次编译后,其会将字节码对应的机器码保存下来,下次可以直接使用。而我们知道,机器码的运行效率肯定是高于 Java 解释器的。这也解释了我们为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语言。
HotSpot 采用了惰性评估(Lazy Evaluation)的做法,根据二八定律,消耗大部分系统资源的只有那一小部分的代码(热点代码),而这也就是 JIT 所需要编译的部分。JVM 会根据代码每次被执行的情况收集信息并相应地做出一些优化,因此执行的次数越多,它的速度就越快。JDK 9 引入了一种新的编译模式 AOT(Ahead of Time Compilation),它是直接将字节码编译成机器码,这样就避免了 JIT 预热等各方面的开销。JDK 支持分层编译和 AOT 协作使用。但是 ,AOT 编译器的编译质量是肯定比不上 JIT 编译器的。
总结
Java 虚拟机(JVM)是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现(Windows,Linux,macOS),目的是使用相同的字节码,它们都会给出相同的结果。字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言“一次编译,随处可以运行”的关键所在。
1.1 JIT编译器
即时(Just-In-Time)编译器是Java运行时环境的一个组件,它可提高运行时Java应用程序的性能。JVM中没有什么比编译器更能影响性能,而选择编译器是运行Java应用程序时做出的首要决定之一。
Java功能“一次编译,到处运行”的关键是 bytecode。字节码转换为应用程序的机器指令的方式对应用程序的速度有很大的影响。这些字节码可以被解释,编译为本地代码,或者直接在指令集架构中符合字节码规范的处理器上执行。
解释字节码的是Java虚拟机(JVM)的标准实现,这会使程序的执行速度变慢。为了提高性能,JIT编译器在运行时与JVM交互,并将适当的字节码序列编译为本地机器代码。使用JIT编译器时,硬件可以执行本机代码,而不是让JVM重复解释相同的字节码序列,并导致翻译过程相对冗长。这样可以提高执行速度,除非方法执行频率较低。
JIT编译器编译字节码所花费的时间被添加到总体执行时间中,并且如果不频繁调用JIT编译的方法,则可能导致执行时间比用于执行字节码的解释器更长。当将字节码编译为本地代码时,JIT编译器会执行某些优化。由于JIT编译器将一系列字节码转换为本机指令,因此它可以执行一些简单的优化。
JIT编译器执行的一些常见优化操作包括数据分析,从堆栈操作到寄存器操作的转换,通过寄存器分配减少内存访问,消除常见子表达式等。JIT编译器进行的优化程度越高,在执行阶段花费的时间越多。因此,JIT编译器无法承担所有静态编译器所做的优化,这不仅是因为增加了执行时间的开销,而且还因为它只对程序进行了限制。
2.JDK、JRE
JDK 是 Java Development Kit 缩写,它是功能齐全的 Java SDK。它拥有 JRE 所拥有的一切,还有编译器(javac)和工具(如 javadoc 和 jdb)。它能够创建和编译程序。
JRE 是 Java 运行时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合,包括 Java 虚拟机(JVM),Java 类库,java 命令和其他的一些基础构件。但是,它不能用于创建新程序。
如果你只是为了运行一下 Java 程序的话,那么你只需要安装 JRE 就可以了。如果你需要进行一些 Java 编程方面的工作,那么你就需要安装 JDK 了。但是,这不是绝对的。有时,即使您不打算在计算机上进行任何 Java 开发,仍然需要安装 JDK。例如,如果要使用 JSP 部署 Web 应用程序,那么从技术上讲,您只是在应用程序服务器中运行 Java 程序。那你为什么需要 JDK 呢?因为应用程序服务器会将 JSP 转换为 Java servlet,并且需要使用 JDK 来编译 servlet。(一句话总结,JSP需要JDK因为将JSP转化为了servlet,要用JDK来编译servlet)
3.其他的一些小问题
3.1 Java 和 C++的区别
- 都是面向对象的语言,都支持封装、继承和多态
- Java 不提供指针来直接访问内存,程序内存更加安全
- Java 的类是单继承的,C++ 支持多重继承;虽然 Java 的类不可以多继承,但是接口可以多继承。
- Java 有自动内存管理垃圾回收机制(GC),不需要程序员手动释放无用内存
- 在 C 语言中,字符串或字符数组最后都会有一个额外的字符'\0'来表示结束。但是,Java 语言中没有结束符这一概念。(具体原因:https://blog.csdn.net/sszgg2006/article/details/49148189)
3.2 import java 和 javax 有什么区别?
实际上 java 和 javax 没有区别。这都是一个名字。他们都是标准 API 的一部分。