javase基础回顾 对java平台的理解

Posted 2020-12-13 vdiao

java有两个特性。一是所谓的“书写一次，到处运行”（Write once, run anywhere），能够非常容易地获得跨平台能力；另外就是垃圾收集（GC, Garbage Collection），Java 通过垃圾收集器（Garbage Collector）回收分配内存，大部分情况下，程序员不需要自己操心内存的分配和回收。今天对前者进行简单的学习记录。

我们开发的 Java 的源代码，首先通过 Javac 编译成为字节码（bytecode），然后，在运行时，通过 Java 虚拟机（JVM）内嵌的解释器将字节码转换成为最终的机器码，由此实现了java的跨平台特性。但是常见的 JVM，比如我们大多数情况使用的 Oracle JDK 提供的 Hotspot JVM，都提供了 JIT（Just-In-Time）编译器，也就是通常所说的动态编译器，JIT 能够在运行时将热点代码编译成机器码，这种情况下部分热点代码就属于编译执行，而不是解释执行了。那么java到底是编译型还是解释型？

众所周知，我们通常把 Java 分为编译期和运行时。这里说的 Java 的编译和 C/C++ 是有着不同的意义的，Javac 的编译，编译 Java 源码生成“.class”文件里面实际是字节码，而不是可以直接执行的机器码。Java 通过字节码和 Java 虚拟机（JVM）这种跨平台的抽象，屏蔽了操作系统和硬件的细节，这也是实现“一次编译，到处执行”的基础。

java的执行过程是，首先通过javac编译java源代码为字节码，然后JVM将这些字节码文件加载进来，加载进来一句，就解释一句，解释出来一句就执行一句，相当于是解释和执行是同步执行的，这种模式被称为解释执行。需要明确的一点：解释执行这个过程并不会产生目标文件，也就是说这些可以被平台执行的机器码文件并没有生成，下次如果还是这部分代码被执行的时候，还需要重新的被解释一遍，这样每次都重复这个过程就会很耗时，因此java引入了JIT，（在程序运行时） 将那些执行比较频繁的代码，也被称作热点代码，编译成为机器码，这个时候其实内存中是保存了一部分这部分机器码的，这样就解决了上面所描述的问题。但是因为JIT是运行时将字节码文件编译成为机器码文件，所以会占用运行时资源，造成进程卡段，所以相对的java中还存在AOT（静态编译），就是在程序运行之前就将字节码编译成为机器码，不会占用到运行时的CPU资源。

Java 虚拟机启动时，可以指定不同的参数对运行模式进行选择。 比如，指定“-Xint”，就是告诉 JVM 只进行解释执行，不对代码进行编译，这种模式抛弃了 JIT 可能带来的性能优势。毕竟解释器（interpreter）是逐条读入，逐条解释运行的。与其相对应的，还有一个“-Xcomp”参数，这是告诉 JVM 关闭解释器，不要进行解释执行，或者叫作最大优化级别。那这种模式是不是最高效啊？未必。“-Xcomp”会导致 JVM 启动变慢非常多，同时有些 JIT 编译器优化方式，比如分支预测，如果不进行 profiling，往往并不能进行有效优化。所谓的 AOT（Ahead-of-Time Compilation），直接将字节码编译成机器代码，这样就避免了 JIT 预热等各方面的开销。

 

知识点：

解释执行：将编译好的字节码一行一行地翻译为机器码执行。
编译执行：以方法为单位，将字节码翻译为可重复执行的机器码并保留在内存中。

举个例子相当于同声传译和录音机。