Java程序的运行机制和JVM

Java语言比较特殊，由Java语言编写的程序需要经过编译步骤，但这个编译步骤，但这个编译步骤并不会生成特定的平台机器码，而是生成一种与平台无关的字节码文件（*.class文件）。当然，这种字节码文件不是可执行的文件，必须使用Java解释起来执行。因此可以认为：Java语言既是编译型语言，也是解释型语言。或者说，Java既不是纯粹的编译型语言，也不是纯粹的解释型语言。Java程序执行过程必须经过先编译、后解释两个步骤。

 

Java语言里负责解释执行代码文件的是Java虚拟机，即JVM（Java Virtual Machine）。JVM是可运行Java字节码的虚拟计算机。所有平台上JVM向编译器提供相同的编程接口，而编译器只需要面向虚拟机，生成虚拟机能理解的代码，然后由虚拟机执行解释。在一些虚拟机的实现中，还会将虚拟机代码转换成特定系统的机器码执行，从而提高执行效率。

当使用Java编译器编译Java程序时，生成的是与平台无关的字节码，这些字节码不面向任何具体平台，只面向JVM。不同平台上JVM都是不同的，但他们都提供了相同的接口。JVM是Java程序跨平台的关键部分，只要为不同平台实现了相应的虚拟机，编译后的Java字节码文件就可以在该平台上运行。显然，相同的字节码文件需要在不同平台上运行，这几乎是“”不可能的”，只有通过中间的转换器才可以实现，JVM就是这个转换器。

Oracle公司制定的Java虚拟机规范了在技术上规定了JVM的统一标准，具体定义了JVM的细节如下：

1.指令集

2.寄存器

3.类文件的格式

4.栈

5.垃圾回收堆

6.储存区

Oracle公司制定这些规范的目的是为了统一的标准，最终实现Java程序的平台无关性。

 

简单地说，JRE包含了JVM（JDK包含JRE）。JVM是运行Java程序的核心虚拟机，而运行Java程序不仅需要核心虚拟机，还需要其他的类加载器、字节码校验器以及大量的基础类库。JRE除了包含JVM之外，还包含了运行Java程序的其他环境支持。

 

JVM的作用很容易理解，就像有两支不同的笔，但需要把同一个笔帽套在两支不同的笔上，只有为这两支笔分别提供一个转换器，这个转换器向上的接口相同，用于适应同一个笔帽；向下的接口不同，用于适应两支不同的笔。在这个类比中，可以近似的理解两支不同的笔就是不同的操作系统，而同一个笔帽就是Java字节码程序，转换器的角色对应JVM。类似的，也可以认为JVM分为向上和向下两个部分，所有平台上的JVM向上提供Java字节码程序的接口完全相同，但向下适应不同平台的接口互不相同。