Java基础知识 ——JDK,JRE和JVM

Posted 2021-11-07 dreamclouds

1.开发简单的Java程序过程：

名词解释：

JDK:JDK是 Java 语言的软件开发工具包，主要用于移动设备、嵌入式设备上的java应用程序。JDK是整个java开发的核心，它包含了JAVA的运行环境(JVM+Java系统类库)和JAVA工具。没有JDK的话，无法编译Java程序(指java源码.java文件)，如果想只运行Java程序(指class或jar或其它归档文件)，要确保已安装相应的JRE。

JDK包含的基本组件包括:

javac – 编译器，将源程序转成字节码

jar – 打包工具，将相关的类文件打包成一个文件

javadoc – 文档生成器，从源码注释中提取文档

jdb – debugger，查错工具

java – 运行编译后的java程序(.class后缀的)

appletviewer – 小程序浏览器，一种执行html文件上的Java小程序的Java浏览器。

Javah – 产生可以调用Java过程的C过程，或建立能被Java程序调用的C过程的头文件。

Javap – Java反汇编器，显示编译类文件中的可访问功能和数据，同时显示字节代码含义。

Jconsole – Java进行系统调试和监控的工具

JDK包含的Java系统类库:

java.lang: 这个是系统的基础类，比如String等都是这里面的，这个包是唯一一个可以不用引入(import)就可以使用的包。

java.io: 这里面是所有输入输出有关的类，比如文件操作等。

java.nio:为了完善io包中的功能，提高io包中性能而写的一个新包 ，例如NIO非堵塞应用

java.net: 这里面是与网络有关的类，比如URL，URLConnection等。

java.util: 这个是系统辅助类，特别是集合类Collection，List，Map等。

java.sql: 这个是数据库操作的类，Connection， Statement，ResultSet等。

javax.servlet:这个是JSP，Servlet等使用到的类。

JDK的目录结构：

　　当你打开安装的jdk目录之后会看到如下的目录结构：

 

拓展部分：

　　关于一下各个文件夹的内容和作用我来给大家介绍一下：

　　（请注意：此时默认的目录是没有上图中的src文件夹的，该文件夹是我把src.zip解压生成的，这个压缩包比较特殊，其实里面的内容就是java基本类库的源代码，全部都是.java文件，大家没事可以看看其中的源代码，了解下java类的设计）

-bin目录: JDK开发工具的可执行文件

-lib目录: 开发工具使用的归档包文件

-jre: Java 运行时环境的根目录，包含Java虚拟机，运行时的类包和Java应用启动器，但不包含开发环境中的开发工具

-demo: 含有源代码的程序示例

-include: 包含C语言头文件,支持Java本地接口与Java虚拟机调试程序接口的本地编程技术

其中我要强调jre\\lib和jdk\\lib的区别：

　　jre\\lib 下面的是执行Java程序所需的类库（包括Java核心类，swing，rmi），而jdk\\lib 下面的是用来支持jdk\\bin下面的开发工具的非核心类库tool.jar，以及还有dt.jar包含了BianInfo文件用来与IDE交互，显示定制javabean组件外观的。

　　简单的说，如果只是运行Java程序，就不需要jdk\\lib下的jar文件，如果要用jdk等开发，特别是用到Javabean，和某些jdk工具就要用到jdk\\lib下的类库文件；

java的API文档是对jre\\lib\\rt.jar的说明，也就是说与前文java类库的源码也就是src.zip文件里面的.java文件形成一一对应关系的就是jre\\lib目录下rt.jar里面的.class文件。

还有一点需要说明就是我们平时写java程序，import的java的自带的类，其实最后都是相当于引用的.class文件，与.java文件并没有什么关系，所以src文件夹默认是没有的。

JRE:JRE是Java Runtime Environment缩写，指Java运行环境，是Sun的产品。运行JAVA程序所必须的环境的集合，包含JVM标准实现及Java核心类库和支持文件。它不包含开发工具(JDK)--编译器、调试器和其它工具。JRE需要辅助软件--Java Plug-in--以便在浏览器中运行applet。

　　Java Plug-in软件允许Java Applet和JavaBean组件在使用Sun的Java Runtime Environment(JRE)的浏览器中运行，而不是在使用缺省的Java运行环境的浏览器中运行。Java Plug-in可用于Netscape Navigator和Microsoft Internet Explorer。

(注：如果你只需要运行Java程序或Applet，下载并安装它即可。如果你要自行开发 Java软件，请下载JDK，在JDK中附带有JRE。)

JVM：JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的，是整个java实现跨平台的最核心的部分。Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。

　　Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的字节码（即Java程序被编译为.class的类文件），就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令执行（也就是说class并不直接与机器的操作系统相对应，而是经过虚拟机间接与操作系统交互，由虚拟机将程序解释给本地系统执行）。这就是Java的能够"一次编译，到处运行"的原因。

　　但只有JVM还不能成class的执行，因为在解释class的时候JVM需要调用解释所需要的类库lib，而jre包含lib类库。

　　

　　注：几乎所有的Java类型检查都是在编译时完成的。上面列出的原始数据类型的数据在Java执行时不需要用硬件标记。操作这些原始数据类型数据的字节码(指令)本身就已经指出了操作数的数据类型，例如iadd、ladd、fadd和dadd指令都是把两个数相加，其操作数类型别是int、long、float和double。虚拟机没有给boolean(布尔)类型设置单独的指令。boolean型的数据是由integer指令，包括integer返回来处理的。boolean型的数组则是用byte数组来处理的。

JVM定义了控制Java代码解释执行和具体实现的五种规格，它们是：

• JVM指令系统
• JVM寄存器
• JVM 栈结构
• JVM 碎片回收堆
• JVM 存储区

2.JDK、JRE、JVM三者间的关系 

　　

　　金字塔结构 JDK=JRE+JVM+其它 运行Java程序一般都要求用户的电脑安装JRE环境（Java Runtime Environment）；没有jre，java程序无法运行；而没有java程序，jre就没有用武之地。

3.JDK和JRE的区别

　　JRE主要包含：java类库的class文件(都在lib目录下打包成了jar)和虚拟机(jvm.dll)；JDK主要包含：java类库的 class文件(都在lib目录下打包成了jar)并自带一个JRE。那么为什么JDK要自带一个JRE呢？而且jdk/jre/bin下的client 和server两个文件夹下都包含jvm.dll(说明JDK自带的JRE有两个虚拟机)。

　　记得在环境变量path中设置jdk/bin路径吗？

　　老师会告诉大家不设置的话javac和java是用不了的。确实jdk/bin目录下包含了所有的命令。可是有没有人想过我们用的java命令并不是jdk/bin目录下的而是jre/bin目录下的呢？不信可以做一个实验，大家可以把jdk/bin目录下的java.exe剪切到别的地方再运行java程序，发现了什么？一切OK！(JRE中没有javac命令，原因很简单，它不是开发环境)那么有人会问了？我明明没有设置jre/bin目录到环境变量中啊？试想一下如果java为了提供给大多数人使用，他们是不需要jdk做开发的，只需要jre能让java程序跑起来就可以了，那么每个客户还需要手动去设置环境变量多麻烦啊？所以安装jre的时候安装程序自动帮你把jre的 java.exe添加到了系统变量中，验证的方法很简单，去Windows/system32下面去看看吧，发现了什么？有一个java.exe。

难点：

如果安装了JDK，你的电脑就有两套JRE(JRE本身和JDK中的JRE)，前面这套比后面那套少了Server端的Java虚拟机。

♦为什么Sun要让JDK安装两套相同的JRE？

　　这是因为JDK里面有很多用Java所编写的开发工具(如javac.exe、jar.exe等)，而且都放置在/lib/tools.jar里。如果我们将tools.jar改名为tools1.jar，然后运行javac.exe，显示如下结果：Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: com/sun/tools/javac/Main。这个意思是说，你输入javac.exe与输入java -cp c:/jdk/lib/tools.jar com.sun.tools.javac.Main 是一样的，会得到相同的结果。从这里我们可以证明javac.exe只是一个包装器（Wrapper），而制作的目的是为了让开发者免于输入太长的指命。而且可以发现/lib目录下的程序都很小，不大于29K，从这里我们可以得出一个结论。就是JDK里的工具几乎是用Java所编写，所以也是Java应用程序，因此要使用JDK所附的工具来开发Java程序，也必须要自行附一套JRE才行，所以位于JDK目录下的那套JRE就是用来运行一般Java程序的。

♦如果一台电脑安装两套以上的JRE，谁来决定呢？

这个重大任务就落在java.exe身上。java.exe的工作就是找到合适的JRE来运 行Java程序。java.exe依照以下的顺序来查找JRE：

1)自己的目录下有没有JRE；

2)父目录有没有JRE；

3)查询注册表：[HKEY_LOCAL_MACHINE/SOFTWARE/JavaSoft/Java Runtime Environment]

所以java.exe的运行结果与你的电脑里面哪个JRE被执行有很大的关系。

♦JDK-->JRE-->Bin目录下有两个文件夹：server与client，这是真正的jvm.dll所在。 jvm.dll无法单独工作，当jvm.dll启动后，会使用explicit的方法(就是使用Win32 API之中的LoadLibrary()与GetProcAddress()来载入辅助用的动态链接库)，而这些辅助用的动态链接库(.dll)都必须位于jvm.dll所在目录的父目录之中。因此想使用哪个JVM，只需要设置PATH，指向JRE所在目录下的jvm.dll。

♦最主流的JDK是Sun公司发布的JDK，除了Sun之外，还有很多公司和组织都开发了自己的JDK，例如IBM公司开发的JDK，BEA公司的Jrocket，还有GNU组织开发的JDK等等。

（详细内容参考资料来源：https://blog.csdn.net/QingKing520/article/details/52893763 、https://blog.csdn.net/littleyearyear/article/details/41477807、https://www.cnblogs.com/bolang100/p/6929514.html）