Java的源代码(xxx.java)可以通过java的编译器生成字节码文件(xxx.class),java的编译器的功能有如下几点:
Java的字节码文件通过java虚拟机编译运行,java虚拟机有类加载器
,字节码校验器
,编译字节码(解析执行)
,JIT编译器(编译执行)
编译出机器指令,最后经由操作系统运行机器指令得出结果。编译字节码和JIT编译器类似于java的执行引擎
在java虚拟机中表示两个class对象是否为同一个类的必要条件:
1、类的完整类名必须一致,包括包名。
2、加载这个类的CLassLoader(指的是ClassLoader实例对象)必须相同
总的来说:在java虚拟机中,两个类对象来源于同一个java源代码文件,被同一个虚拟机加载,只要是加载它们的ClassLoader实例对象不一样,那这两个类对象也是不一样的。
实例代码:
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 构建一个简单的类加载器
ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1)+".class";
InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
if (is == null) {
return super.loadClass(name);
}
byte[] b = new byte[is.available()];
is.read(b);
return defineClass(name, b, 0, b.length);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
}
};
Object obj = myLoader.loadClass("GenericsTest.JVMTest.Test816.ClassLoaderTest").newInstance();
System.out.println(obj.getClass());
System.out.println(obj instanceof GenericsTest.JVMTest.Test816.ClassLoaderTest);
}
}
java语言是高级编程语言,只有人类才能理解其逻辑,计算机是无法识别的,所以java代码必须要先编译成字节码文件,编译字节码文件那就需要java虚拟机,先运行java虚拟机,编译java源代码成字节码文件,java虚拟机才能正确识别代码转换后的指令并将其运行。
Java虚拟机就是二进制字节码的运行环境,负责装载字节码到其内部,解释编译为对应平台上的机器指令执行每一条java指令。java虚拟机规范中都有详细的定义,如怎么取操作数,怎么处理操作数,处理结果放在哪里。其在代码运行的过程中居最重要的地位。
java虚拟机的整体结构:
1、Java代码间接翻译成字节码,储存字节码的文件再交由运行于不同平台上的JVM虚拟机去读取执行,从而实现一次编写,到处运行的目的。
2、JVM也不再只支持Java,由此衍生出了许多基于JVM的编程语言,如Groovy, Scala, Koltin等等
特点:
1、一次编译,到处运行
2、自动内存管理
3、自动垃圾回收功能
Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构,还有另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构。
基于栈式架构的特点:
基于寄存器架构的特点:
JVM 主要由四大部分组成:ClassLoader(类加载器),Runtime Data Area(运行时数据区,内存分区),Execution Engine(执行引擎),Native Interface(本地库接口),下图可以大致描述 JVM 的结构:
JVM 是执行 Java 程序的虚拟计算机系统,java代码的执行过程:首先需要准备好编译好的 Java 字节码文件(即class文件),计算机要运行程序需要先通过一定方式(类加载器)将 class 文件加载到内存中(运行时数据区),但是字节码文件是JVM定义的一套指令集规范,并不能直接交给底层操作系统去执行,因此需要特定的命令解释器(执行引擎)将字节码翻译成特定的操作系统指令集交给 CPU 去执行,这个过程中会需要调用到一些不同语言为 Java 提供的接口(例如驱动、地图制作等),这就用到了本地 Native 接口(本地库接口)。
Java虚拟机的启动是通过引导类加载器(bootstrap class loader)创建一个初始类(initial class)来完成的,这个类是由虚拟机的具体实现指定的。
一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务:执行Java程序。程序开始执行时他才运行,程序结束时他就停止。执行一个所谓的Java程序的时候,实际上正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。
有如下的几种情况:
JVM的启动过程分为如下四个步骤:
1、JVM的装入环境和配置
java.exe负责查找JRE,并且它会按照如下的顺序来选择JRE:
2、装载JVM
通过第一步找到JVM的路径后,Java.exe通过LoadJavaVM来装入JVM文件。LoadLibrary装载JVM动态连接库,然后把JVM中的到处函数JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMIntArgs 挂接到InvocationFunction 变量的CreateJavaVM和GetDafaultJavaVMInitArgs 函数指针变量上。JVM的装载工作完成。
3、初始化JVM,获得本地调用接口
调用InvocationFunction -> CreateJavaVM,也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法获得JNIEnv结构的实例。
4、运行Java程序
编写好的 Java 源代码文件经过 Java 编译器编译成字节码文件后,通过类加载器加载到内存中,才能被实例化,然后到 Java 虚拟机中解释执行,最后通过操作系统操作 CPU 执行获取结果。如下图: