Java应用程序的开发周期包括编译、下载、解释和执行几个部分。Java编译程序将Java源程序翻译为JVM可执行代码--字节码。这一编译过程同C/C++的编译有些不同。当C编译器编译生成一个对象的代码时,该代码是为在某一特定硬件平台运行而产生的。因此,在编译过程中,编译程序通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量,以保证程序运行。Java编译器却不将对变量和方法的引用编译为数值引用,也不确定程序执行过程中的内存布局,而是将这些符号引用信息保留在字节码中,由解释器在运行过程中创立内存布局,然后再通过查表来确定一个方法所在的地址。这样就有效的保证了Java的可移植性和安全性。
运行JVM字节码的工作是由解释器( java命令 )来完成的。解释执行过程分三部进行:代码的装入、代码的校验和代码的执行。装入代码的工作由"类装载器"(class loader)完成。类装载器负责装入运行一个程序需要的所有代码,这也包括程序代码中的类所继承的类和被其调用的类。当类装载器装入一个类时,该类被放在自己的名字空间中。除了通过符号引用自己名字空间以外的类,类之间没有其他办法可以影响其他类。在本台计算机上的所有类都在同一地址空间内,而所有从外部引进的类,都有一个自己独立的名字空间。这使得本地类通过共享相同的名字空间获得较高的运行效率,同时又保证它们与从外部引进的类不会相互影响。当装入了运行程序需要的所有类后,解释器便可确定整个可执行程序的内存布局。解释器为符号引用同特定的地址空间建立对应关系及查询表。通过在这一阶段确定代码的内存布局,Java很好地解决了由超类改变而使子类崩溃的问题,同时也防止了代码对地址的非法访问。
随后,被装入的代码由字节码校验器进行检查。校验器可发现操作数栈溢出,非法数据类型转化等多种错误。通过校验后,代码便开始执行了。
Java字节码的执行有两种方式:
1.即时编译方式:解释器先将字节码编译成机器码,然后再执行该机器码。
2.解释执行方式:解释器通过每次解释并执行一小段代码来完成Java字节码程序的所有操作。
通常采用的是第二种方法。由于JVM规格描述具有足够的灵活性,这使得将字节码翻译为机器代码的工作
具有较高的效率。对于那些对运行速度要求较高的应用程序,解释器可将Java字节码即时编译为机器码,从而很好地保证了Java代码的可移植性和高性能。
Java宣称的一处编写随处运行就是由JVM来完成. 在sun的网站上你可以下载到基于各种cpu和各种操作系统的Jdk和jre的下载版本,只要寻找到合适你使用的版本,以前你所编写的class文件copy到其他的机器上可以直接运行,不需要再编译.
其实j2se是一种规范,这种规范约定了其跨平台执行的所需要关注很多实现,基于该规范开发人员可以任意编写自己的Java代码而不需要关心这个程序可能在其他的机器和cpu上无法很好运行问题.
其实你也可以看到Ibm和Weblogic都有基于j2se规范的自己实现的Java 虚拟机 . 而且Sun所宣称的不需要编译而可以直接用class文件在各个JVM上直接运行并不精确,博格曾经遇到过用sun jre开发的class文件在ibm jre上有一个自动转换的过程,然后这个类可以很好的工作了,幸好这种情况是自动完成,否则我们又要陷入类似于各种c c++的版本编译器兼容性问题中.
以下下摘录了几个主要的概念:
JVM Java Virtual Machine(Java虚拟机),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、寄存器等,还具有相应的指令系统。JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,使得Java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。Java虚拟机在执行字节码时,实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。
JRE Java Runtime Environment(Java运行环境),运行JAVA程序所必须的环境的集合,包含JVM标准实现及Java核心类库。
JSDK Java Software Development Kit,和JDK以及J2SE等同。
JDK Java Development Kit(Java开发工具包):包括运行环境、编译工具及其它工具、源代码等,基本上和J2SE等同。
J2ME Java 2 Micro Edition(JAVA2精简版)API规格基于J2SE ,但是被修改为可以适合某种产品的单一要求。J2ME使JAVA 程序可以很方便的应用于电话卡、寻呼机等小型设备,它包括两种类型的组件,即配置(configuration)和描述(profile)。
J2EE Java 2 Enterprise Edition(JAVA2企业版),使用Java进行企业开发的一套扩展标准,必须基于J2SE,提供一个基于组件设计、开发、集合、展开企业应用的途径。J2EE 平台提供了多层、分布式的应用模型,重新利用组件的能力,统一安全的模式以及灵活的处理控制能力。 J2EE包括EJB, JTA, JDBC, JCA, JMX, JNDI, JMS, JavaMail, Servlet, JSP等规范。
J2SE Java 2 Standard Edition(JAVA2标准版),用来开发Java程序的基础,包括编译器、小工具、运行环境,SUN发布的标准版本中还包括核心类库的所有源代码。
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。
简单点说,我们编写的是在Eclipse等开发工具中编写出来的是.java文件,保存(修改)后IDE会将该文件编译成.class二进制文件,这个二进制文件才是JVM认知的。所谓解释,是因为我们在.java文件中能够直观的编写,但是要执行,必须将其翻译成JVM认知的字节码即.class文件。