JVM 基础—进阶知识点总结：基础知识、字节码、类加载器
1. JDK、JRE、JVM的关系
1.1 JDK
JDK(Java Development Kit) 是用于开发 Java 应用程序的软件开发工具集合，包括 了 Java 运行时的环境(JRE)、解释器(Java)、编译器(javac)、Java 归档 (jar)、文档生成器(Javadoc)等工具。简单的说我们要开发Java程序，就需要安装某个版本的JDK工具包。
1.2 JRE
JRE(Java Runtime Enviroment )提供 Java 应用程序执行时所需的环境，由 Java 虚拟机(JVM)、核心类、支持文件等组成。简单的说，我们要是想在某个机器上运 行Java程序，可以安装JDK，也可以只安装JRE，后者体积比较小。
1.3 JVM
Java Virtual Machine(Java 虚拟机)有三层含义，分别是:
JVM规范要求
满足 JVM 规范要求的一种具体实现(一种计算机程序)
一个 JVM 运行实例，在命令提示符下编写 Java 命令以运行 Java 类时，都会创建一 个 JVM 实例，我们下面如果只记到JVM则指的是这个含义;如果我们带上了某种JVM 的名称，比如说是Zing JVM，则表示上面第二种含义
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1.4 JDK 与 JRE、JVM 之间的关系
就范围来说，JDK > JRE > JVM:
- JDK = JRE + 开发工具
- JRE = JVM + 类库
Java程序的开发运行过程为:
我们利用 JDK (调用 Java API)开发Java程序，编译成字节码或者打包程序 然后可以用 JRE 则启动一个JVM实例，加载、验证、执行 Java 字节码以及依赖库， 运行Java程序。
而JVM 将程序和依赖库的Java字节码解析并变成本地代码执行，产生结果 。
1.5 如果不知道自动安装/别人安装的JDK在哪个目录怎么办?
最简单/最麻烦的查询方式是询问相关人员。
查找的方式很多，比如，可以使用 which ， whereis ， ls ‐l 跟踪软连接, 或者 find 命令全局查找(可能需要sudo权限), 例如:
- jps ‐v
- whereis javac
- ls ‐l /usr/bin/javac
- find / ‐name javac
2. JVM基础知识
2.1 常见的编程语言类型
首先，我们可以把形形色色的编程从底向上划分为最基本的三大类:机器语言、汇编 语言、高级语言。
按《计算机编程语言的发展与应用》一文里的定义:计算机编程语言能够实现人与机器之间的交流和沟通，而计算机编程语言主要包括汇编语言、机器语言以及高级语言，具体内容如下:
- 机器语言:这种语言主要是利用二进制编码进行指令的发送，能够被计算机快速地识别，其灵活性相对较高，且执行速度较为可观，机器语言与汇编语言之间的相似性较高，但由于具有局限性，所以在使用上存在一定的约束性。
- 汇编语言:该语言主要是以缩写英文作为标符进行编写的，运用汇编语言进行编 写的一般都是较为简练的小程序，其在执行方面较为便利，但汇编语言在程序方面较为冗长，所以具有较高的出错率。
- 高级语言:所谓的高级语言，其实是由多种编程语言结合之后的总称，其可以对多条指令进行整合，将其变为单条指令完成输送，其在操作细节指令以及中间过 程等方面都得到了适当的简化，所以，整个程序更为简便，具有较强的操作性， 而这种编码方式的简化，使得计算机编程对于相关工作人员的专业水平要求不断放宽。
2.2 高级语言分类
如果按照有没有虚拟机来划分，高级编程语言可分为两类:
- 有虚拟机:Java，Lua，Ruby，部分JavaScript的实现等等
- 无虚拟机:C，C++，C#，Golang，以及大部分常见的编程语言
如果按照变量是不是有确定的类型，还是类型可以随意变化来划分，高级编程语言可以分为:
- 静态类型:Java，C，C++等等
- 动态类型:所有脚本类型的语言
如果按照是编译执行，还是解释执行，可以分为:
- 编译执行:C，C++，Golang，Rust，C#，Java，Scala，Clojure，Kotlin， Swift…等等
- 解释执行:JavaScript的部分实现和NodeJS，Python，Perl，Ruby…等等
此外，我们还可以按照语言特点分类:
- 面向过程:C，Basic，Pascal，Fortran等等
- 面向对象:C++，Java，Ruby，Smalltalk等等
- 函数式编程:LISP、Haskell、Erlang、OCaml、Clojure、F#等等
- 有的甚至可以划分为纯面向对象语言，例如Ruby，所有的东西都是对象(Java不是所有东西都是对象，比如基本类型 int 、 long 等等，就不是对象，但是它们的包装 类 Integer 、 Long 则是对象)。 还有既可以当做编译语言又可以当做脚本语言的，例如Groovy等语言。
2.3 关于跨平台
现在我们聊聊跨平台，为什么要跨平台，因为我们希望所编写的代码和程序，在源代码级别或者编译后，可以运行在多种不同的系统平台上，而不需要为了各个平台的不 同点而去实现两套代码。典型地，我们编写一个web程序，自然希望可以把它部署到 Windows平台上，也可以部署到Linux平台上，甚至是MacOS系统上。 这就是跨平台的能力，极大地节省了开发和维护成本，赢得了商业市场上的一致好评。
这样来看，一般来说解释型语言都是跨平台的，同一份脚本代码，可以由不同平台上的解释器解释执行。但是对于编译型语言，存在两种级别的跨平台: 源码跨平台和二进制跨平台。
1、典型的源码跨平台(C++):
2、典型的二进制跨平台(Java字节码):
可以看到，C++里我们需要把一份源码，在不同平台上分别编译，生成这个平台相关的二进制可执行文件，然后才能在相应的平台上运行。 这样就需要在各个平台都有开发工具和编译器，而且在各个平台所依赖的开发库都需要是一致或兼容的。 这一点在过去的年代里非常痛苦，被戏称为 “依赖地狱”。 C++的口号是“一次编写，到处(不同平台)编译”，但实际情况上是一编译就报错，变 成了 “一次编写，到处调试，到处找依赖、改配置”。 大家可以想象，你编译一份代 码，发现缺了几十个依赖，到处找还找不到，或者找到了又跟本地已有的版本不兼 容，这是一件怎样令人绝望的事情。
而Java语言通过虚拟机技术率先解决了这个难题。 源码只需要编译一次，然后把编译 后的class文件或jar包，部署到不同平台，就可以直接通过安装在这些系统中的JVM上 面执行。 同时可以把依赖库(jar文件)一起复制到目标机器，慢慢地又有了可以在各个平台都直接使用的Maven中央库(类似于linux里的yum或aptget源，macos里的 homebrew，现代的各种编程语言一般都有了这种包依赖管理机制:python的pip， dotnet的nuget，NodeJS的npm，golang的dep，rust的cargo等等)。这样就实现了 让同一个应用程序在不同的平台上直接运行的能力。
总结一下跨平台:
- 脚本语言直接使用不同平台的解释器执行，称之为脚本跨平台，平台间的差异由不同平台上的解释器去解决。这样的话代码很通用，但是需要解释和翻译，效率较低。
- 编译型语言的代码跨平台，同一份代码，需要被不同平台的编译器编译成相应的二进制文件，然后再去分发和执行，不同平台间的差异由编译器去解决。编译产 生的文件是直接针对平台的可执行指令，运行效率很高。但是在不同平台上编译 复杂软件，依赖配置可能会产生很多环境方面问题，导致开发和维护的成本较高。
- 编译型语言的二进制跨平台，同一份代码，先编译成一份通用的二进制文件，然后分发到不同平台，由虚拟机运行时来加载和执行，这样就会综合另外两种跨平台语言的优势，方便快捷地运行于各种平台，虽然运行效率可能比起本地编译类 型语言要稍低一点。 而这些优缺点也是Java虚拟机的优缺点。
2.4 关于运行时(Runtime)与虚拟机(VM)
我们前面提到了很多次 Java运行时 和 JVM虚拟机 ，简单的说JRE就是Java的运行 时，包括虚拟机和相关的库等资源。 可以说运行时提供了程序运行的基本环境，JVM在启动时需要加载所有运行时的核心库等资源，然后再加载我们的应用程序字节码，才能让应用程序字节码运行在JVM这 个容器里。
但也有一些语言是没有虚拟机的，编译打包时就把依赖的核心库和其他特性支持，一 起静态打包或动态链接到程序中，比如Golang和Rust，C#等。 这样运行时就和程序指令组合在一起，成为了一个完整的应用程序，好处就是不需要虚拟机环境，坏处是编译后的二进制文件没法直接跨平台了。
2.5 关于内存管理和垃圾回收(GC)
内存管理就是内存的生命周期管理，包括内存的申请、压缩、回收等操作。 Java的内存管理就是GC，JVM的GC模块不仅管理内存的回收，也负责内存的分配和压缩整理。
最后
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