各位读者好! 在本教程中,我们将了解和学习Java虚拟机(JVM)及其体系结构。 本教程将帮助您正确回答以下问题:
- Java中的JVM是什么?
- JVM的不同组件
- JVM,JRE和JDK之间的区别
1.简介
Java虚拟机(JVM)是驻留在您的计算机上的抽象虚拟机,并为Java字节码提供了运行时执行环境。 JVM可用于许多硬件和软件平台,但是很少有Java开发人员知道Java运行时环境 (JRE)是Java虚拟机 (JVM)的制定。 JVM分析字节码,对其进行解释,然后执行相同的字节码以显示输出。
JVM的基本功能是执行已编译的.class
文件(即字节码)并生成输出。 请注意 ,每个操作系统都有不同的JVM,但是在所有操作系统上生成的字节码输出都是相同的。 这意味着在Windows操作系统上生成的字节码也可以在Linux操作系统上运行,反之亦然,从而使Java成为独立于平台的语言。
1.1 JVM有什么作用?
Java虚拟机执行以下操作:
- 加载所需的
.class
和jar文件
- 加载所需的
1.2 Java虚拟机的类型
Java版本具有Java虚拟机(JVM)的两种不同实现,即
- Java Hotspot Client VM :这是JDK 2.0运行时环境的默认虚拟机,并通过减少应用程序启动时间和内存占用量进行了调整,以在客户端环境中运行应用程序时获得最佳性能。
- Java Hotspot Server VM :此虚拟机旨在提高程序执行速度,以便在服务器环境中运行应用程序。 通过使用服务器命令行选项来调用此虚拟机
1.3 JVM的内部架构
该图显示了符合JVM规范的Java虚拟机的关键内部组件。
下面说明图3中所示的组件。
1.3.1类加载器
类加载器子系统用于加载/读取.class
文件,并将字节码保存在JVM方法区域中。 该子系统执行三个主要功能,即:
- 加载 :此组件处理类的加载
- 链接 :此组件将验证生成的字节码并分配引用
- 初始化 :此组件将为静态变量分配其原始值并执行静态块
1.3.2运行时数据区
该子系统分为五个主要部分,即
- 方法区域 :此组件保存每个
.class
文件的类级别数据,例如元数据,常量运行时池,静态变量,方法的代码等。每个JVM只有一个方法区域,并且在所有类之间共享 - 堆区域 :此组件是JVM内存的一部分,所有对象及其对应的实例变量和数组都存储在JVM内存中。 只有一个堆区域,并且在多个线程之间共享,因为该区域中存储的数据不是线程安全的
- 堆栈区域 :该组件还是JVM内存的一部分,所有临时变量都存储在该内存中。 该区域具有堆栈帧,并为每个线程分配一个帧。 随着线程执行的完成,相应的帧也会被破坏。 堆栈区域是线程安全的,因为它不是共享资源,并且分为三个子实体,例如:
- 局部变量数组
该区域在方法调用和返回期间起着重要作用。
- PC(程序计数器)寄存器 :该组件保存当前正在执行的JVM指令的地址。 Java中的每个线程都有其自己的PC寄存器来保存当前执行指令的地址
- 本机方法堆栈 :此组件用另一种语言编写,并保存本机方法信息。 Java中的每个线程都有一个单独的本机方法堆栈
1.3.3执行引擎
该组件执行分配给运行时数据区域的字节码,并具有三个主要子组件,即:
- 解释器 :此组件读取字节码指令并以顺序方式执行它们
- JIT(即时)编译器 :该组件抵消了解释器执行缓慢的缺点,并提高了性能。 JIT编译器同时编译字节码的相似部分,从而减少了编译所需的总时间。 该组件中的编译器是指将JVM指令集转换为特定于OS的指令集的转换器
- 垃圾收集 :此组件是执行引擎的一部分,该引擎通过收集和删除未引用的对象来释放内存
1.3.4本机方法接口(JNI)
该组件是一个编程框架,它允许Java代码调用库或本机应用程序(即特定于系统的硬件和OS的程序)或由其调用。
1.3.5本机方法库
该组件是执行引擎所需的本机C,C ++库的集合。
1.4 JVM与JRE与JDK
JDK,JRE和JVM是Java编程的三个重要关键字,许多开发人员未能将二者区分开。
- Java虚拟机(JVM) :JVM是一种虚拟机,为执行Java字节码提供了运行时环境
- Java运行时环境(JRE) :JRE是一个运行JVM的环境,并具有Java虚拟机在执行时使用的类库和其他文件。 换句话说,JRE = Java虚拟机(JVM)+运行该应用程序的库
- Java开发工具包(JDK) :JDK是JRE的父集,具有JRE以及开发工具(如编译器,调试器等)所包含的所有内容。换句话说,JDK = Java运行时环境(JRE)+开发工具
这是JVM,JRE和JDK的图形表示。
1.5如何编译和执行Java类?
本节将演示Java类的编译和执行 。 让我们借助示例代码片段来了解此过程。
1.5.1创建Java文件
打开操作系统命令提示符,我们将使用“记事本”创建一个简单的Java类。 可以使用以下Java命令。
> notepad _sample_file_name_with_extension_
该命令提供以下输出。
1.5.2编写示例Java代码
如图6所示,该命令将打开一个记事本 ,开发人员可以将示例代码添加到显示虚拟输出的Welcome.java
文件中。 示例代码如图7所示, 成功执行后将显示问候消息。
1.5.3编译Java类
将代码保存在Welcome.java
文件中后,开发人员将需要对其进行编译 。 该编译将生成Welcome.class
文件,该文件又将生成一个.class
文件。 要编译该文件,可以使用以下Java命令。
> javac _Java_file_name_with_extension_
该命令提供以下输出。
1.5.4执行Java类
现在,开发人员将需要执行生成的Welcome.class
文件以显示输出。 要执行该文件,可以使用以下Java命令。
> java _Compiled_file_name_with_extension_
该命令提供以下输出。
这就是这篇文章的全部内容。 学习愉快!
2.结论
在本教程中,我们对Java虚拟机(JVM)及其核心组件进行了概述。 本教程可以总结为:
- JVM是执行Java代码并通过将Java字节码转换为机器语言来产生输出的虚拟机
- JIT编译器是JVM的子组件,用于加快性能和执行时间
- Java的执行速度很慢 ,原因是:
- 动态链接
但是,这些瓶颈性能问题在新的Java Development Kit( JDK )版本中得到了一定程度的解决。 开发人员可以在“ 下载”部分下载示例代码片段。
3.下载源代码
这是Java虚拟机(JVM)及其核心组件的概述教程。
您可以在此处下载本教程的源代码: JVM_Example
翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2018/04/jvm-architecture-overview-of-jvm-and-jvm-architecture.html