Java虚拟机是什么?一文带你深入了解Java虚拟机!
自我介绍一下,小编13年上海交大毕业,曾经在小公司待过,也去过华为、OPPO等大厂,18年进入阿里一直到现在。深知大多数Java工程师,想要提升技能,往往是自己摸索成长,自己不成体系的自学效果低效漫长且无助。因此收集整理了一份《2024年Java开发全套学习资料》,初衷也很简单,就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友,同时减轻大家的负担。
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编译C语言版的HelloWorld程序:
1. gcc HelloWorld.c -o HelloWorld
运行C语言版的HelloWorld程序:
1. zhangjg@linux:/deve/workspace/HelloWorld/src$ ./HelloWorld
2. hello world
gcc编译器编译后的文件直接就是可被操作系统识别的二进制可执行文件, 当我们在命令行中敲下 ./HelloWorld这条命令的时候, 直接创建一个进程, 并且将可执行文件加载到进程的地址空间中, 执行文件中的指令。
作为对比, 我们看一下Java版HelloWord程序的编译和执行形式。
1. zhangjg@linux:/deve/workspace/HelloJava/src$ java -classpath . HelloWorld
2. HelloWorld
从上面的过程可以看到, 我们在运行Java版的HelloWorld程序的时候, 敲入的命令并不是 ./HelloWorld.class 。 因为class文件并不是可以直接被操作系统识别的二进制可执行文件 。 我们敲入的是java这个命令。这个命令说明, 我们首先启动的是一个叫做java的程序, 这个java程序在运行起来之后就是一个JVM进程实例。
上面的命令执行流程是这样的:
java命令首先启动虚拟机进程,虚拟机进程成功启动后,读取参数“HelloWorld”,把他作为初始类加载到内存,对这个类进行初始化和动态链接(关于类的初始化和动态链接会在后面的博客中介绍),然后从这个类的main方法开始执行。也就是说我们的.class文件不是直接被系统加载后直接在cpu上执行的,而是被一个叫做虚拟机的进程托管的。首先必须虚拟机进程启动就绪,然后由虚拟机中的类加载器加载必要的class文件,包括jdk中的基础类(如String和Object等),然后由虚拟机进程解释class字节码指令,把这些字节码指令翻译成本机cpu能够识别的指令,才能在cpu上运行。
从这个层面上来看,在执行一个所谓的java程序的时候,真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程,而不是我们写的一个个的class文件。这个叫做虚拟机的进程处理一些底层的操作,比如内存的分配和释放等等。我们编写的class文件只是虚拟机进程执行时需要的“原料”。这些“原料”在运行时被加载到虚拟机中,被虚拟机解释执行,以控制虚拟机实现我们java代码中所定义的一些相对高层的操作,比如创建一个文件等,可以将class文件中的信息看做对虚拟机的控制信息,也就是一种虚拟指令。
我们编译之后的class文件是作为Java虚拟机的原料被输入到Java虚拟机的内部的,那么具体由谁来做这一部分工作呢?其实在Java虚拟机内部,有一个叫做 类加载器的子系统,这个子系统用来在运行时根据需要加载类。注意上面一句话中的“根据需要”四个字。在Java虚拟机执行过程中,只有他需要一个类的时候,才会调用类加载器来加载这个类,并不会在开始运行时加载所有的类。就像一个人,只有饿的时候才去吃饭,而不是一次把一年的饭都吃到肚子里。一般来说,虚拟机加载类的时机,在第一次使用一个新的类的时候。
由虚拟机加载的类,被加载到Java虚拟机内存中之后,虚拟机会读取并执行它里面存在的字节码指令。虚拟机中执行字节码指令的部分叫做 执行引擎。就像一个人,不是把饭吃下去就完事了,还要进行消化,执行引擎就相当于人的肠胃系统。在执行的过程中还会把各个class文件动态的连接起来。
我们知道,Java虚拟机会进行自动内存管理。具体说来就是自动释放没有用的对象,而不需要程序员编写代码来释放分配的内存。这部分工作由垃圾收集子系统负责。
最后做一个总结:
1 虚拟机并不神秘,在操作系统的角度看来,它只是一个普通进程。
2 这个叫做虚拟机的进程比较特殊,它能够加载我们编写的class文件。如果把JVM比作一个人,那么class文件就是我们吃的食物。
3 加载class文件的是一个叫做类加载器的子系统。就好比我们的嘴巴,把食物吃到肚子里。
4 虚拟机中的执行引擎用来执行class文件中的字节码指令。就好比我们的肠胃,对吃进去的食物进行消化。
5 虚拟机在执行过程中,要分配内存创建对象。当这些对象过时无用了,必须要自动清理这些无用的对象。清理对象回收内存的任务由垃圾收集器负责。就好比人吃进去的食物,在消化之后,必须把废物排出体外,腾出空间可以在下次饿的时候吃饭并消化食物。
有关于道Java虚拟机的问题就为大家解答到这里,如果想要更升入的了解Java,可以看看我给大家准备的这套资料。
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最后
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