目录

Java运行机制

一、Java主要特点 ✨

Java 语言是简单的：✨

Java 语言是面向对象的：✨

Java语言是分布式的：✨

Java 语言是健壮的：✨

Java语言是安全的：✨

Java 语言是体系结构中立的：✨

Java 语言是可移植的：✨

Java 语言是解释型的：✨

Java 是高性能的：✨

Java 语言是多线程的：✨

Java 语言是动态的：✨

二、Java的运行过程 

Java程序运行时,必须经过编译和运行两个步骤。

Java程序的运行过程详细解释

java程序是不能直接在硬件上运行的，需要一个转换的过程。

三、 JVM与跨平台

 JVM简介

跨平台 

 拓展

 JRE

 JDK

Java运行机制

一、Java主要特点 ✨

• Java 语言是简单的：✨

  Java 语言的语法与 C 语言和 C++ 语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用。另一方面，Java 丢弃了 C++ 中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地，Java 语言不使用指针，而是引用。并提供了自动分配和回收内存空间，使得程序员不必为内存管理而担忧。

• Java 语言是面向对象的：✨

  Java 语言提供类、接口和继承等面向对象的特性，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为 implements）。Java 语言全面支持动态绑定，而 C++语言只对虚函数使用动态绑定。总之，Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。

• Java语言是分布式的：✨

  Java 语言支持 Internet 应用的开发，在基本的 Java 应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括 URL、URLConnection、Socket、ServerSocket 等。Java 的 RMI（远程方法激活）机制也是开发分布式应用的重要手段。

• Java 语言是健壮的：✨

  Java 的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等是 Java 程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是 Java 的明智选择。Java 的安全检查机制使得 Java 更具健壮性。

• Java语言是安全的：✨

  Java通常被用在网络环境中，为此，Java 提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。除了Java 语言具有的许多安全特性以外，Java 对通过网络下载的类具有一个安全防范机制（类 ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查，并提供安全管理机制（类 SecurityManager）让 Java 应用设置安全哨兵。

• Java 语言是体系结构中立的：✨

  Java 程序（后缀为 java 的文件）在 Java 平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为 class 的文件），然后可以在实现这个 Java 平台的任何系统中运行。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。

• Java 语言是可移植的：✨

  这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，Java 还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java 系统本身也具有很强的可移植性，Java 编译器是用 Java 实现的，Java 的运行环境是用 ANSI C 实现的。

• Java 语言是解释型的：✨

  如前所述，Java 程序在 Java 平台上被编译为字节码格式，然后可以在实现这个 Java 平台的任何系统中运行。在运行时，Java 平台中的 Java 解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。

• Java 是高性能的：✨

  与那些解释型的高级脚本语言相比，Java 的确是高性能的。事实上，Java 的运行速度随着 JIT(Just-In-Time）编译器技术的发展越来越接近于 C++。

• Java 语言是多线程的：✨

  在 Java 语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由 Thread 类或其子（孙）类来创建。通常有两种方法来创建线程：其一，使用型构为 Thread(Runnable) 的构造子类将一个实现了 Runnable 接口的对象包装成一个线程，其二，从 Thread 类派生出子类并重写 run 方法，使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是 Thread 类已经实现了 Runnable 接口，因此，任何一个线程均有它的 run 方法，而 run 方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。Java 语言支持多个线程的同时执行，并提供多线程之间的同步机制（关键字为 synchronized）。

• Java 语言是动态的：✨

  Java 语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java 程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外，Java 中的类有一个运行时刻的表示，能进行运行时刻的类型检查。

二、Java的运行过程 

Java程序运行时,必须经过编译和运行两个步骤。

首先将后缀名为.java的源文件进行编译,最终生成后缀名为.class的字节码文件。然后Java虚拟机将字节码文件进行解释执行,并将结果显示出来

Java程序的运行过程详细解释

1、编写一个HelloWorld.java文件
2、使用javac HelloWorld.java 命令开启Java编译器并进行编译。编译结束后,会自动生成一个HelloWorld.class的字节码文件
3、使用java HelloWorld 命令启动Java虚拟机运行程序,Java虚拟机首先将编译好的字节码文件加载到内存,这个过程被称为类加载,它是由类加载器完成的,然后虚拟机针对加载到内存中的Java类进行解释执行,便可看到运行结果 

java程序是不能直接在硬件上运行的，需要一个转换的过程。

Java 程序---->java字节码（虚拟机所能识别的指令序列）-->机器码

注：java字节码是可以反汇编成人可认识

Java代码一旦转换成字节码可以在不同平台上的虚拟机中运行，“一次编译，到处运行”。

1、从虚拟机视角来看，执行 Java 代码首先需要将它编译而成的 class 文件加载到 Java 虚拟机中。加载后的 Java 类会被存放于方法区（Method Area）中。实际运行时，虚拟机会执行方法区内的代码。

（1）、java 虚拟机将运行时内存区域划分为五个部分，分别为方法区、堆、PC 寄存器、Java 方法栈和本地方法栈。Java 程序编译而成的 class 文件，需要先加载至方法区中，方能在 Java 虚拟机中运行。

（2）、在运行过程中，每当调用进入一个 Java 方法，Java 虚拟机会在当前线程的 Java 方法栈中生成一个栈帧，用以存放局部变量以及字节码的操作数。这个栈帧的大小是提前计算好的，而且 Java 虚拟机不要求栈帧在内存空间里连续分布。当退出当前执行的方法时，不管是正常返回还是异常返回，Java 虚拟机均会弹出当前线程的当前栈帧，并将之舍弃。

 

三、 JVM与跨平台

 JVM简介

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

Java虚拟机有自己完善的硬件架构，如处理器、堆栈等，还具有相应的指令系统。

Java虚拟机本质上就是一个程序，当它在命令行上启动的时候，就开始执行保存在某字节码文件中的指令。Java语言的可移植性正是建立在Java虚拟机的基础上。任何平台只要装有针对于该平台的Java虚拟机，字节码文件（.class）就可以在该平台上运行。这就是“一次编译，多次运行”。

Java虚拟机不仅是一种跨平台的软件，而且是一种新的网络计算平台。该平台包括许多相关的技术，如符合开放接口标准的各种API、优化技术等。Java技术使同一种应用可以运行在不同的平台上。Java平台可分为两部分，即Java虚拟机（Java virtual machine，JVM）和Java API类库。

跨平台 

引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在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。

 

 拓展

 JRE

Java运行环境（Java Runtime Environment，简称JRE）是一个软件，由太阳微系统所研发，JRE可以让计算机系统运行Java应用程序（Java Application）。

JRE的内部有一个Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）以及一些标准的类别函数库（Class Library）

 JDK

 JDK是 Java 语言的软件开发工具包，主要用于移动设备、嵌入式设备上的java应用程序。JDK是整个java开发的核心，它包含了JAVA的运行环境（JVM+Java系统类库）和JAVA工具。