一、了解 JVM

一、JVM 和操作系统的关系

• JVM 全称 Java Virtual Machine，就是 Java 虚拟机。

• 它能识别 .class后缀的文件，并且能够解析它的指令，最终调用操作系统上的函数，完成我们想要的操作。

• 一般情况下，使用 C++ 开发的程序，编译成二进制文件后，就可以直接执行了，操作系统能够识别它；

• 但是 Java 程序不一样，使用 javac 编译成 .class 文件之后，还需要使用 Java 命令去主动执行它，操作系统并不认识这些 .class 文件。

• Java 是一门抽象程度特别高的语言，提供了自动内存管理等一系列的特性。这些特性直接在操作系统上实现是不太可能的，所以就需要 JVM 进行一番转换。

• 类比一下：

  • JVM：等同于操作系统；
  • Java 字节码：等同于汇编语言。

• Java 字节码一般都比较容易读懂，从侧面上证明 Java 语言的抽象程度比较高。

• 可以把 JVM 认为是一个翻译器，会持续不断的翻译执行 Java 字节码，然后调用真正的操作系统函数，这些操作系统函数是与平台息息相关的。

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• 如上图所示，有了 JVM 这个抽象层之后，Java 就可以实现跨平台了。

• JVM 只需要保证能够正确执行 .class 文件，就可以运行在诸如 Linux、Windows、MacOS 等平台上了。

• Java 跨平台的意义在于一次编译，处处运行，能够做到这一点 JVM 功不可没。比如在 Maven 仓库下载同一版本的 jar 包就可以到处运行，不需要在每个平台上再编译一次。

• 概括 JVM 与操作系统之间的关系：JVM 上承开发语言，下接操作系统，它的中间接口就是字节码。

二、JVM、JRE、JDK 的关系

• JVM 是 Java 程序能够运行的核心。但是 JVM 自己什么也干不了，需要给它提供生产原料（.class 文件）。
• 仅仅是 JVM，是无法完成一次编译，处处运行的。它需要一个基本的类库，比如怎么操作文件、怎么连接网络等。
• 而 Java 体系很慷慨，会一次性将 JVM 运行所需的类库都传递给它。
• JVM 标准加上实现的一大堆基础类库，就组成了 Java 的运行时环境，也就是的 JRE（Java Runtime Environment）。
• 有了 JRE 之后，Java 程序便可以在浏览器中运行了。
• 对于 JDK 来说，就更庞大了一些。除了 JRE，JDK 还提供了一些非常好用的小工具，比如 javac、java、jar 等。它是 Java 开发的核心。
• JDK > JRE > JVM
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三、Java 虚拟机规范和 Java 语言规范的关系

• JVM 除了垃圾回收器，还有很多部分，比如对字节码进行解析的执行引擎等。

• 广义上来讲，JVM 是一种规范，它是最为官方、最为准确的文档；

• 狭义上来讲，由于开发中使用 Hotspot 更多一些，所以一般在谈到这个概念时，会将它们等同起来。

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• 上图中左半部分是 Java 虚拟机规范，其实就是为输入和执行字节码提供一个运行环境。

• 右半部分是 Java 语法规范，比如 switch、for、泛型、lambda 等相关的程序，最终都会编译成字节码。

• 而连接左右两部分的桥梁依然是 Java 的字节码。

• 如果 .class 文件的规格是不变的，这两部分是可以独立进行优化的。但 Java 也会偶尔扩充一下 .class 文件的格式，增加一些字节码指令，以便支持更多的特性。

• 可以把 Java 虚拟机可以看作是一台抽象的计算机，它有自己的指令集以及各种运行时内存区域。