Java JVM虛擬機(jī)

　　在開(kāi)始這一部分內(nèi)容之前，我們先來(lái)看一下，在Java中，Java程序是如何運(yùn)行的，最后又是如何交給JVM托管的?

　　1.Java 程序運(yùn)行過(guò)程

　　作為一名 Java 程序員，你應(yīng)該知道，Java 代碼有很多種不同的運(yùn)行方式。比如說(shuō)可以在開(kāi)發(fā)工具中運(yùn)行，可以雙擊執(zhí)行 jar 文件運(yùn)行，也可以在命令行中運(yùn)行，甚至可以在網(wǎng)頁(yè)中運(yùn)行。當(dāng)然，這些執(zhí)行方式都離不開(kāi) JRE，也就是 Java 運(yùn)行時(shí)環(huán)境。

　　實(shí)際上，JRE 僅包含運(yùn)行 Java 程序的必需組件，包括 Java 虛擬機(jī)以及 Java 核心類庫(kù)等。我們 Java 程序員經(jīng)常接觸到的 JDK(Java 開(kāi)發(fā)工具包)同樣包含了 JRE，并且還附帶了一系列開(kāi)發(fā)、診斷工具。

　　然而，運(yùn)行 C++ 代碼則無(wú)需額外的運(yùn)行時(shí)。我們往往把這些代碼直接編譯成 CPU 所能理解的代碼格式，也就是機(jī)器碼。

　　Java 作為一門高級(jí)程序語(yǔ)言，它的語(yǔ)法非常復(fù)雜，抽象程度也很高。因此，直接在硬件上運(yùn)行這種復(fù)雜的程序并不現(xiàn)實(shí)。所以呢，在運(yùn)行 Java 程序之前，我們需要對(duì)其進(jìn)行一番轉(zhuǎn)換。

　　這個(gè)轉(zhuǎn)換具體是怎么操作的呢?當(dāng)前的主流思路是這樣子的，設(shè)計(jì)一個(gè)面向 Java 語(yǔ)言特性的虛擬機(jī)，并通過(guò)編譯器將 Java 程序轉(zhuǎn)換成該虛擬機(jī)所能識(shí)別的指令序列，也稱 Java 字節(jié)碼。這里順便說(shuō)一句，之所以這么取名，是因?yàn)?Java 字節(jié)碼指令的操作碼(opcode)被固定為一個(gè)字節(jié)。

　　并且，我們同樣可以將其反匯編為人類可讀的代碼格式(如下圖的最右列所示)。不同的是，Java 版本的編譯結(jié)果相對(duì)精簡(jiǎn)一些。這是因?yàn)?Java 虛擬機(jī)相對(duì)于物理機(jī)而言，抽象程度更高。

　　Java 虛擬機(jī)可以由硬件實(shí)現(xiàn)[1]，但更為常見(jiàn)的是在各個(gè)現(xiàn)有平臺(tái)(如 Windows_x64、Linux_aarch64)上提供軟件實(shí)現(xiàn)。這么做的意義在于，一旦一個(gè)程序被轉(zhuǎn)換成 Java 字節(jié)碼，那么它便可以在不同平臺(tái)上的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)里運(yùn)行。這也就是我們經(jīng)常說(shuō)的“一次編寫，到處運(yùn)行”。

　　虛擬機(jī)的另外一個(gè)好處是它帶來(lái)了一個(gè)托管環(huán)境(Managed Runtime)。這個(gè)托管環(huán)境能夠代替我們處理一些代碼中冗長(zhǎng)而且容易出錯(cuò)的部分。其中最廣為人知的當(dāng)屬自動(dòng)內(nèi)存管理與垃圾回收，這部分內(nèi)容甚至催生了一波垃圾回收調(diào)優(yōu)的業(yè)務(wù)。

　　除此之外，托管環(huán)境還提供了諸如數(shù)組越界、動(dòng)態(tài)類型、安全權(quán)限等等的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，使我們免于書(shū)寫這些無(wú)關(guān)業(yè)務(wù)邏輯的代碼。

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