JAVA跨平台原理

• 1 什么是平台

Java是可以跨平台的编程语言，那我们首先得知道什么是平台，我们把CPU处理器与操作系统的整体叫平台。

CPU大家都知道，如果计算机是人,那CPU就是人的大脑，它既负责思维运算，又负责身体各部件的命令控制。CPU的种类很多，除去我们熟知的Intel与AMD外，还有比如上面说到的SUN的Sparc,比如IBM的PowerPC等等，这些各个公司生产的CPU使用或相同或不同的指令集。指令集就是cpu中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合。指令集又分为精简指令集（RISC）与复杂指令集(CISC)，每种cpu都有其特定的指令集。开发程序，首先要知道该程序在什么CPU上运行,也就是要知道CPU所使用的指令集。

下面说操作系统，操作系统是充当用户和计算机之间交互的界面软件，不同的操作系统支持不同的CPU，严格意义上说是不同的操作系统支持不同CPU的指令集。例如 windows和liunx都支持Intel和AMD的复杂指令集，但并不支持PowerPC所使用的精简指令集，而早期的MAC电脑使用的是PowerPC处理器，所以也就无法在MAC下直接安装windows,直到05年MAC改用了Intel的CPU,才使在MAC下安装windows成为可能。但问题来了，原来的MAC 操作系统也只支持PowerPC,在Intel上也不能安装，怎么办？所以苹果公司也得重写自己的MAC操作系统以支持这种变化。最后总结下，我们要知道，不同的操作系统支持不同的CPU指令集，现在的windows,liunx,mac,solaris都支持Intel与AMD的CPU指令集。

有了上面的铺垫，如果您要开发程序，首先应该确定：1，CPU类型，也就是指令集类型；2，操作系统；我们把这种软硬件的结合叫平台。也可以说“平台= CPU+OS”。又因为现在主流的操作系统都支持主流的CPU，所以有时也把操作系统称为平台。

知道什么是平台，我们看Java跨平台原理。

• 2 JAVA跨平台原理

首先看一张与C语言有关的图：

C语言源文件编译执行流程

如果您有过C的开发经历，这张图看起来将非常轻松。我们知道，只要是用标准C开发的程序，使用不同的编译器编译后的可执行文件是可以在对应平台运行的，比如windows可以使用VC编译，那编译后的exe文件就可以在windows下运行；liunx下可以使用GCC编译，生成的可执行文件就可以在Liunx上运行。

到这里请大家思考一个问题：“VC编译的exe能在Liunx上运行吗？”
答案肯定是否定的。使用特定编译器编译的程序只能在对应的平台运行，这里也可以说编译器是与平台相关的，编译后的文件也是与平台相关的。我们说的语言跨平台是编译后的文件跨平台，而不是源程序跨平台，如果是源程序，任何一门语言都是跨平台的语言了。这个如果您不明白，看下面一个案例：比如火星真的有外星人（并且毋庸置疑，火星是韩国人的，火星文也一定是韩国人发明的），就像我们观察蚂蚁一样，火星人默默的观察着我们，有一天，当人类做的什么事情让火星人实在是看不下去了，所以决定来地球教育我们，但有一个问 题，火星人只会说火星文，地球人理解不了，怎么办啊？找翻译呗（也许非主流可以帮忙，玩笑）！由中文翻译把火星文翻译为中文，英文翻译把火星文翻译为英文等等等等，但这样问题来了，中文翻译翻译的东西只有中国人能听懂，美国人法国人根本不明白，英文翻译翻译的文章中国人也不明白，也就是语言不能跨平台。

那上例中，火星文就是C语言，各个国家是平台，中文翻译英文翻译就是对应平台的编译器，编译后的文章就是可执行文件。虽然源文章火星文是与平台无关的，但翻译器是与特定国家相关的，翻译后的文章也是与特定国家相关的。

接下来思考另一个问题“怎么让火星文跨平台呢？”
火星人想到了地球上有世界语，于是首先把自己的文章翻译为世界语；世界语各国人当然看不懂，没关系，火星人又给每个国家配备了一个世界语到本地语的翻译，这样火星文只要翻译一次（翻译为世界语），就可以到各个国家运行了。还要记住，这个过程火星人要提供两个组件，第一是火星文到世界语的翻译，第二是世界语到 对应本地语言的翻译。
如下图：

“火星”语言跨平台流程图

有了上面案例的积累，我们也知道了语言跨平台原理：“不能编译成机器语言，因为那样就与平台相关了，编译为中间语言，再由解释器二次编译，解释执行。”如下是Java跨平台原理表示图：

JAVA源文件先编译后解释执行流程图

上图中的.java就是源程序，类似于c语言的.c,生成的中间码是.class,这个既是我们上文中说的中间语，各个平台解释器就是各种国家翻译。

接下来我们再比较下两种方式的差异：第一，C语言是编译执行的，编译器与平台相关，编译生成的可执行文件与平台相关；第二，Java是解释执行的，编译为中间码的编译器与平台无关，编译生成的中间码也与平台无关（一次编译，到处运行），中间码再由解释器解释执行，解释器是与平台相关的，也就是不同的平台需要不同的解释器。

这里再说下语言根据执行方式的不同分类：第一是编译执行，如上文中说到的C，它把源程序由特定平台的编译器一次性编译为平台相关的机器码,它的优点是执行速度快，缺点是无法跨平台；第二是解释执行，如HTML,JavaScript，它使用特定的解释器，把代码一行行解释为机器码，类似于同声翻译，它的优点是可以跨平台，缺点是执行速度慢，暴露源程序；第三种是从Java开始引入的“中间码+虚拟机”的方式，它既整合了编译语言与解释语言的优点，同时如虚拟机又可以解决如垃圾回收，安全性检查等这些传统语言头疼的问题，所以其后微软的.NET平台也使用的这种方式。

Java先编译后解释，同一个.class文件在不同的虚拟机会得到不同的机器指令（Windows和Linux的机器指令不同），但是最终执行的结果却是相同的。

• 3 开发JAVA程序需要什么？运行JAVA程序有需要什么

答案：开发Java需要由源文件到中间文件的解释器；运行Java需要对应平台的解释器。与火星人要提供两个组件一样，SUN也得提供两个组件：第一，把源程序翻译为中间码的编译器；第二，相应平台的解释器。SUN把这两个组件包含在一个工具包中，我们把它叫做JDK(Java Developent ToolKit)。

本文非原创，主要参考