Java基础 -- 面向对象和面向过程的区别Java语言的特点JVM JDK 和 JRE（.class字节码文件）Java 程序从源代码到运行的步骤

Posted 2022-03-09 CodeJiao

1. 面向对象和面向过程的区别

• 面向过程 ：面向过程性能比面向对象高。 因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较消耗资源，所以当性能是最重要的考量因素的时候，比如单片机、嵌入式开发、Linux/Unix等一般采用面向过程开发。但是，面向过程没有面向对象易维护、易复用、易扩展。
• 面向对象 ：面向对象易维护、易复用、易扩展。 因为面向对象有封装、继承、多态性的特性，所以可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活、更加易于维护。但是，面向对象性能比面向过程低。

说明：

• 这个并不是根本原因，面向过程也需要分配内存，计算内存偏移量，Java性能差的主要原因并不是因为它是面向对象语言，而是Java是半编译语言，最终的执行代码并不是可以直接被CPU执行的二进制机械码。
• 而面向过程语言大多都是直接编译成机械码在电脑上执行，并且其它一些面向过程的脚本语言性能也并不一定比Java好。

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2. Java语言的特点

1. 简单易学：没有头文件, 没有复杂的指针, 语法基于C语言。
2. 面向对象（封装，继承，多态）：模拟人的思维， 在Java中万物皆对象。
3. 平台无关性（ Java 虚拟机实现平台无关性）：得益于Java虚拟机，
   Java代码可以跨平台去运行(Windows ios Linux)。 一次编写，到处运行。
4. 健壮性：Java是一种健壮的语言，吸收了C/C++ 语言的优点，但去掉了其影响程序健壮性的部分（如：指针、内存的申请与释放等）。Java程序不可能造成计算机崩溃。即使Java程序也可能有错误。如果出现某种出乎意料之事，程序也不会崩溃，而是把该异常抛出，再通过异常处理机制加以处理。
5. 安全性：Java适合于网络/分布式环境，为了达到这个目标，在安全性方面投入了很大的精力，使Java可以很容易构建防病毒，防篡改的系统。
6. 支持多线程（ C++ 语言没有内置的多线程机制，因此必须调用操作系统的多线程功能来进行多线程程序设计，而 Java 语言却提供了多线程支持）：多线程的使用可以带来更好的交互响应和实时行为。 Java多线程的简单性是Java成为主流服务器端开发语言的主要原因之一。
7. 支持网络编程并且很方便（ Java 语言诞生本身就是为简化网络编程设计的，因此 Java 语言不仅支持网络编程而且很方便）；
8. 编译与解释并存：.java经过javac编译器编译之后得到.class文件（字节码文件）➡.class文件只有被JVM加载 ➡ 然后通过解释器逐行解释执行，这种方式的执行速度会相对比较慢，这是属于解释型语言的特点。然而，有些方法和代码块是经常需要被调用的，也就是所谓的热点代码，后面引进了 JIT 编译器，JIT 属于运行时编译。当 JIT 编译器完成第一次编译后，其会将字节码对应的机器码保存下来，下次可以直接使用。这是属于编译型语言的特点。这也解释了我们为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语言。

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3. JVM JDK 和 JRE

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3.1 JVM

Java虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言“一次编译，随处可以运行”的关键所在。

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3.2 .class字节码文件

在 Java 中，JVM 可以理解的代码就叫做 字节码 （即扩展名为 .class 的⽂件），它不⾯向任何特定的处理器，只⾯向虚拟机。Java 语⾔通过字节码的⽅式，在⼀定程度上解决了传统解释型语⾔执⾏效率低的问题，同时⼜保留了解释型语⾔可移植的特点。所以 Java 程序运⾏时比较⾼效，⽽且，由于字节码并不针对⼀种特定的机器，因此，Java 程序⽆须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运⾏。

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3.3 Java 程序从源代码到运行的步骤

HotSpot 是 Java虚拟机的版本。

HotSpot采用了惰性评估(Lazy Evaluation)的做法，根据二八定律，消耗大部分系
统资源的只有那一小部分的代码（热点代码），而这也就是JIT所需要编译的部分。JVM
会根据代码每次被执行的情况收集信息并相应地做出一些优化，因此执行的次数越多，
它的速度就越快。JDK 9引入了一种新的编译模式AOT(Ahead of Time 
Compilation)，它是直接将字节码编译成机器码，这样就避免了JIT预热等各方面的
开销。JDK支持分层编译和AOT协作使用。但是 ，AOT 编译器的编译质量是肯定比不上 JIT 编译器的。

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3.4 JDK 和 JRE

JDK(Java语言开发工具包):

Java 2 SDK (Development Kit)包含：JRE的超集，包含编译器和调试器等用于程序开发的文件

JRE(Java运行环境):

Java Runtime Environment (JRE) 包含：Java虚拟机、库函数、运行Java应用程序和Applet所必须文件

JRE三项主要功能：

• 加载代码：由class loader 完成；
• 校验代码：由bytecode verifier 完成；
• 执行代码：由 runtime interpreter完成。

JDK和JRE的区别和联系：

• sdk（也就是jdk）是jre的超集，是在jre的基础上增加了编译器及其他一些开发工具。
• jre就是java运行时环境，包括了jvm和其它一些java核心api，任何一台电脑，只有安装了jre才可以运行java程序。
• 如果只是要运行JAVA程序，只需要JRE就可以。 JRE通常非常小，也包含了JVM.
• 如果要开发JAVA程序，就需要安装JDK。

小结：

• JDK是Java Development Kit，它是功能齐全的Java SDK。它拥有JRE所拥有的一切，还有编译器（javac）和工具（如javadoc和jdb）。它能够创建和编译程序。
• JRE 是 Java运行时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合，包括 Java虚拟机（JVM），Java类库，java命令和其他的一些基础构件。但是，它不能用于创建新程序。
• 如果你只是为了运行一下 Java 程序的话，那么你只需要安装 JRE 就可以了。如果你需要进行一些 Java 编程方面的工作，那么你就需要安装JDK了。

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