第一讲 谈谈你对Java平台的理解

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了第一讲 谈谈你对Java平台的理解相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一.问题

谈谈你对Java平台的理解?“Java是解释执行”,这句话正确吗?

二.典型回答

Java本身是一种面向对象的语言,最显著的特性有两个方面,一是所谓的“一次编译,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。我们日常会接触到JRE(Java Runtime Environment)或者JDK(Java Development Kit)。 JRE,也就是Java运行环境,包含了JVM和Java类库,以及一些模块等。而JDK可以看作是JRE的一个超集,提供了更多工具,比如编译器、各种诊断工具等。

对于“Java是解释执行”这句话,这个说法不太准确。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。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。

三.知识拓展

  • 解释执行和编译执行

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。

在运行时,JVM会通过类加载器(Class-Loader)加载字节码,解释或者编译执行。就像我前面提到的,主流Java版本中,如JDK 8实际是解释和编译混合的一种模式,即所谓的混合模式(-Xmixed)。通常运行在server模式的JVM,会进行上万次调用以收集足够的信息进行高效的编译,client模式这个门限是1500次。Oracle Hotspot JVM内置了两个不同的JIT compiler,C1对应前面说的client模式,适用于对于启动速度敏感的应用,比如普通Java桌面应用;C2对应server模式,它的优化是为长时间运行的服务器端应用设计的。默认是采用所谓的分层编译(TieredCompilation)。这里不再展开更多JIT的细节,没必要一下子就钻进去,我会在后面介绍分层编译的内容。

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。那你可能会问这种模式是不是最高效啊?简单说,还真未必。“-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。

除了我们日常最常见的Java使用模式,其实还有一种新的编译方式,即所谓的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,比如Oracle JDK 9就引入了实验性的AOT特性,并且增加了新的jaotc工具。利用下面的命令把某个类或者某个模块编译成为AOT库。

jaotc --output libHelloWorld.so HelloWorld.class
jaotc --output libjava.base.so --module java.base
然后,在启动时直接指定就可以了。

java -XX:AOTLibrary=./libHelloWorld.so,./libjava.base.so HelloWorld
而且,Oracle JDK支持分层编译和AOT协作使用,这两者并不是二选一的关系。如果你有兴趣,可以参考相关文档:http://openjdk.java.net/jeps/295。AOT也不仅仅是只有这一种方式,业界早就有第三方工具(如GCJ、Excelsior JET)提供相关功能。

另外,JVM作为一个强大的平台,不仅仅只有Java语言可以运行在JVM上,本质上合规的字节码都可以运行,Java语言自身也为此提供了便利,我们可以看到类似Clojure、Scala、Groovy、JRuby、Jython等大量JVM语言,活跃在不同的场景。

四.总结与思考

  • 面向对象:封装 继承 多态
  • 垃圾回收
  • 编译执行

以上是关于第一讲 谈谈你对Java平台的理解的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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