1.3.2 java程序的运行机制和jvm

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 java语言比较特殊，由java语言编写的程序需要经过编译步骤，但这个编译步骤并不会生成特定平台的机器码，而是生成一种与平台无关的字节码（也就是*.class文件）。当然，这种字节码不是可执行性的，必须使用java解释器来解释执行。因此，我们可以认为：java语言既是编译型语言，也是解释型语言。或者说，java语言既不是纯粹的编译型语言，也不是纯粹的解释型语言。java程序的执行过程必须经过先编译，后解释两个步骤。如图1.1所示。

        java语言里负责解释执行字节码文件的是java虚拟机，既 JVM（java Virtual Machine）。JVM是可运行java字节码文件的虚拟计算机。所有平台上的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，然后由虚拟机来解释执行，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。不同平台上的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字节码就可以在该平台上运行。显然，相同的字节码程序需要再不同的平台上运行，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。

        JVM是一个抽象的计算机，和实际的计算机一样，它具有指令集并使用不同的存储区域。它负责执行指令，还要管理数据、内存和寄存器。

        提示：JVM的作用很容易理解，就像我们有两支不同的笔，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，我们可以近似地理解两只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，转换器角色则对应JVM。类似地，我们也可以认为JVM分为向上和向下两个部分，所有平台上的JVM向上提供给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则互不相同。

        Sun公司制定的 java 虚拟机规范在技术上规定了JVM的统一标准，具体定义了JVM的如下细节：

• 指令集

• 寄存器

• 类文件的格式

• 栈

• 垃圾回收堆

• 存储区

        Sun公司制定这些规范的目的是为了提供统一的标准，最终实现java程序的平台无关性。

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